Rouletabille est un jeune et brillant journaliste. Il est réputé pour avoir démêlé des énigmes difficiles. Il se rend château du Glandier pour y éclaircir une agression, en compagnie de son ami l'avocat Sainclair-narrateur de l'histoire. Le château appartient au professeur William Stangerson, physicien renommé. Il est connu qu'il y mène des expériences avec sa fille Mathilde. Cette dernière se trouve être la victime du crime. Elle est retrouvée plus morte que vive dans la chambre peinte en jaune adjacente au laboratoire, deux pièces d'un pavillon situé dans le parc du château. Mystère : la porte est fermée de l'intérieur et les volets clos. Les Stangerson sont revenus de Philadelphie il y a 15 ans pour poursuivre leurs recherches en France. Que s'est-il passé dans la chambre jaune?
