Lors du changement du siège de l'OTAN de Paris à Bruxelles, un train spécial au wagon blindé doit convoyer des sacs de billets de banque émanant d’organismes internationaux. Un officier britannique en charge de la sécurité : Le Colonel Matthews (David Niven). Mais personne ne sait qu'il fut l'auteur de la célèbre attaque du train Glasgow-Londres. De telles audace et réussite le firent surnommé par la presse « Le Cerveau » ! Et celui-ci entend refaire le même vol avec ce nouveau train. Il s'allie avec un parrain de la mafia italienne, Frankie Scannapiec (Eli Wallach). Mais le Sicilien voit d’un très mauvais œil l’idylle naissante entre sa sœur Sofia (Silvia Monti) et l'officier. L’affaire se complique encore quand deux petits malfrats français, Arthur Lespinasse (Jean-Paul Belmondo) et Anatole ( (Bourvil) s’avisent eux aussi, mais avec des moyens on ne peut plus artisanaux, de mettre la main sur le contenu du wagon. Cela pourrait faire beaucoup de monde pour un seul magot...