W odległej przyszłości ludzkość odkryła metodę osiągnięcia nieśmiertelności poprzez zakup mechanicznych ciał, jednak droga do wiecznego życia jest prohibitownie droga. Tetsurou Hoshino, ubogi chłopiec, pragnie zdobyć bilet na Galaxy Express 999 — pociąg, który przemierza kosmos — ponieważ krąży plotka, że pasażerowie mogą otrzymać mechaniczne ciało za darmo na końcu podróży. Jednak gdy matka Tetsurou zostaje zastrzelona przez złowrogiego cyborga hrabiego Mechę, wszelka nadzieja zdaje się zniknąć. Tetsurou zostaje następnie uratowany przed pewną śmiercią przez tajemniczą Maetel, wysoką blondynkę, która zaskakująco przypomina jego matkę. Ona daje mu bilet na Galaxy Express pod jednym warunkiem: muszą podróżować razem. W rezultacie Tetsurou wyrusza w swoją podróż przez wszechświat, odwiedzając wiele unikalnych planet i doświadczając ekscytujących przygód, w nadziei, że w końcu otrzyma to, czego najbardziej pragnie.