An de grâce 2358. Les hommes les plus riches vivent dans l'opulence et l'oisiveté tandis que la plus grande partie de la population vit dans la honte et la misère. Le jeune Tetsurô Hoshino, un orphelin, tente de survivre comme il peut dans les bas fonds de la gigantesque Megalopolis.

Aussi souhaite-t-il pouvoir embarquer à bord du Galaxy Express 999, au terminus duquel il pourra obtenir un corps mécanique et ainsi mettre en œuvre sa vengeance, châtier le meurtrier de sa mère. Mais le billet de train est loin d'être gratuit. Une jeune femme toute vêtue de noir nommée Maetel va cependant lui offrir ce précieux sésame et lui proposer de l'accompagner pour ce voyage à bord du train de l'espace...