Marito e moglie in crisi, Roy (Woody Harrelson) e Jessie (Emily Mortimer) cercano di salvare il loro matrimonio partendo per un viaggio sulla celebre linea ferroviaria Transiberiana, che attraversa Russia, Mongolia e Cina. Lì fanno conoscenza con un’altra coppia, quella formata da Abby (Kate Mara) e Carlos (Eduardo Noriega), venditori di matrioske. Ma quando a bordo del treno salgono alcuni spietati criminali in fuga, il viaggio si trasformerà in una escalation di violenza, e molte persone si riveleranno essere diverse da come si erano presentate.

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