A pesar de la destrucción del mundo natal de la mecanización, Andrómeda, el imperio máquina sigue expandiéndose por la galaxia y la Tierra se ha convertido en un campo de batalla. Tras regresar de su viaje a bordo del tren Galaxy Express 999, Tetsurou Hoshino se une a la resistencia y lucha junto a otros que han conservado su humanidad.
Cuando el 999 regresa a la Tierra, Tetsurou recibe un enigmático mensaje grabado de su antigua compañera de viaje, Maetel, que le dice que suba al tren una vez más. Luchando para llegar a la estación Megalópolis, logra abordar el tren justo cuando parte. Sin embargo, esta vez, Tetsurou se enfrenta a varios misterios: Maetel no aparece por ningún lado, ha aparecido un ominoso "Tren Fantasma" y el destino final del 999 es desconocido. En medio de todo esto, Tetsurou se encuentra confrontado por el misterioso caballero negro, Faust, y pronto descubre el secreto más oscuro del imperio máquina.
