Rok później otrzymała angaż do psychologicznego dreszczowca noir Nieznajomi z pociągu, również reżyserowanego przez Hitchcocka. Wcieliła się w postać Barbary, młodszej siostry Anny Morton (Ruth Roman). W ocenie Patricka McGilligana była to „najbardziej złożona postać, jaką córka Hitchcocka zagrała w filmie swojego ojca, została ukazana jako wesoła miłośniczka zbrodni”. Mimo że Hitchcock wymyślił postać Barbary specjalnie z myślą o córce (nie występuje ona w książce autorstwa Patricii Highsmith z 1950, na podstawie której zrealizowano film), to musiała ona uczestniczyć w castingach do produkcji ojca, podobnie jak i inni aktorzy, oraz traktowano ją na planie bez żadnych przywilejów. Wspominając pracę nad filmem przyznawała: „Na planie [ojciec] dawał mi polecenia i zachowywał się bardzo krytycznie. Mogłabym równie dobrze nazywać się Jane Jones, a nie Patricia Hitchcock”.