悪のロボット・カウント・メチャによって母親を殺された後、少年のテツロロは復讐という一つの夢に燃える不良の通り魔へと成長する。人類が死の肉体を不滅の機械の身体と交換するために特定の惑星へ旅できる遠い未来において、テツロロは銀河鉄道999に乗車するための十分な資金を盗む計画を立てている。銀河鉄道999は機械の惑星へと向かう宇宙列車だ。警察から逃げる最中、テツロロは母親に瓜二つの美しいメイテルと出会う。メイテルはテツロロに銀河鉄道999に乗って機械の身体を手に入れ、カウント・メチャへの復讐を果たすよう提案する。旅の途中、二人はハーロック船長や女王エメラルダスなど多様な人物たちと出会い、テツロロは人間であることの真の意味を発見していく。