Roman, geçmişlerinde yasal yollardan cezasız kalmış suçlar bulunan on farklı kişinin, esrarengiz bir şekilde "Zenci Adası"na (şimdiki adıyla Asker Adası) davet edilmesiyle başlar. Bu davetliler arasında yaşlı bir yargıç olan Wargrave, bir spor arabası tutkunu Anthony Marston, eski bir öğretmen Vera Claythorne, General MacArthur, Bayan Emily Brent, Doktor Armstrong, Philip Lombard, dedektif Blore ve hizmetli çift Bay ve Bayan Rogers bulunmaktadır. Adanın sözde sahibi U. N. Owen (U. N. Known - Bilinmeyen) kimliğini gizli tutmakta, misafirleri adaya Morris aracılığıyla farklı bahanelerle çekmektedir. Misafirler adaya ulaştıklarında, yemek masasının ortasında "On Küçük Zenci" tekerlemesini temsil eden on küçük porselen biblo fark ederler.
Misafirler adaya yerleştikten kısa bir süre sonra, çalınan bir gramofon kaydı, her bir davetlinin geçmişte işlediği ve yasal olarak cezasız kalmış bir cinayeti açıkça duyurur. Bu olay, adada gerilimi aniden tırmandırır. Daha sonra cinayetler, "On Küçük Zenci" tekerlemesindeki dizilişe uygun olarak birbiri ardına işlenmeye başlar.
- İlk olarak Anthony Marston zehirlenerek ölür. Onun ölümünün ardından yemek masasındaki on biblodan biri eksilir.
- Bayan Rogers uyurken ölür.
- General MacArthur, adanın etrafında yürüyüş yaparken başına sert bir cisimle vurularak öldürülür.
- Bay Rogers, sabah odun keserken balta darbesiyle öldürülür.
- Emily Brent'e zehirli iğne yapılır ve ölür.
- Yargıç Wargrave "ölür" gibi görünür. Ancak bu, katilin ustaca bir numarasıdır.
- Doktor Armstrong kaybolur ve daha sonra denizde boğulmuş halde bulunur.
- Blore, evin içindeyken tepesine düşen mermer bir blokla ölür.
- Philip Lombard, Vera Claythorne tarafından tabancayla vurularak öldürülür.
Cinayetler ilerledikçe, kalan konuklar arasında paranoya ve güvensizlik artar. Herkes diğerinden şüphelenir ve katilin aralarında olduğu gerçeğiyle yüzleşirler. Vera Claythorne, cinayetler ve kendi geçmişindeki bir çocuğun (Cyril) ölümüyle ilgili anıları arasında gidip gelerek psikolojik olarak yıpranır. Porselen bibloların adadaki ölümlerle eş zamanlı olarak azalması, kalanları dehşete düşürür.
Adada sadece Vera Claythorne ve Philip Lombard kalır. Vera, Lombard'ı öldürerek hayatta kalan tek kişi olduğuna inanır ve büyük bir zafer hissiyle evin yolunu tutar. Yorgunluk ve bitkinlik içinde eve girdiğinde, merdivenlerde daha önce asılı olan ilmikle karşılaşır. Zihinsel olarak tükenmiş ve tekerlemenin son satırının etkisinde kalan Vera, kendini asarak ölür. Böylece adadaki on kişinin tamamı ölmüş, cinayet zinciri tamamlanmış olur.
Romanın sonunda, yetkililer adadaki bu esrarengiz olayı çözmekte zorlanır. Polisler, adada bulunan günlükleri ve notları (Vera Claythorne, Emily Brent, Yargıç Wargrave ve Blore tarafından tutulanlar) bir araya getirerek olayların sırasını çıkarır. Ancak katilin kim olduğu veya cinayetlerin nasıl işlendiği tam olarak anlaşılamaz. Daha sonra bulunan bir şişenin içindeki itiraf mektubuyla gerçek ortaya çıkar: Cinayetlerin ardındaki usta planlayıcı, kendisi de "ölen" Yargıç Wargrave'dir.
Wargrave, yasal yollardan cezasız kalmış suçları işleyen kişileri cezalandırmak ve "kusursuz bir cinayet" işlemek takıntısıyla hareket etmiştir. Harley Street'teki doktorunun ölümcül bir hastalığı olduğunu ve fazla zamanı kalmadığını bildirmesi üzerine bu büyük planını hayata geçirmeye karar verir. Morris'i kullanarak adayı satın alır ve kurbanlarını adaya çeker. Kendi ölümünü taklit ederek, diğerlerinin birbirini öldürdüğüne inanmasını sağlar ve sonunda hayatta kalan son kişiyi de planı dahilinde yok eder. Böylece "On Küçük Zenci" tekerlemesinin her bir dizesi adadaki cinayetlerle korkunç bir şekilde gerçeğe dönüşür.
