正和63年10月。 大廃線により鉄路の殆どが失われてしまった国――日ノ本。九洲は隈元県御一夜市。 疲弊しきった経済の立て直しを、蒸気機関車8620とそのレイルロオド・ハチロクとを主役に据えた観光振興により 見事成功させ鉄道復興の聖地となった同市は、 さらなる復興への機運や全国の鉄道事業者・まいてつたちの交流を盛り上げるべく、 『第一回まいてつ祭』の開催を企画する。 鉄道車両の運転制御用人型モジュール「レイルロオド」達もそれぞれのマスター達につれられ全国から集う。 人間達の連日の会議に刺激され、「自分たちも何かをしたい」と意気投合した彼女たちは、 有名レイルロオド「すずしろ」を中心として「レイルロオドサミット」を主催。 駅前の「cafe亜麻色」に集合し、「まいてつ祭」へ更なる彩りを加えるべく知恵を絞っていく。
望着缓缓流淌的长川河，鹫见和彦回想起了自己的初恋——10年前，和彦在一所县立高中读三年级，他总是喜欢戏弄戴着厚片眼镜和牙齿矫正器的同班同学琴澄香织。一次，和彦不小心弄坏了香织的眼镜，在看到她一直藏在镜片后的清丽模样时和彦不禁心动。
十九世纪中叶，维多利亚时代的大英帝国，工业革命方兴未艾，理性与进步似乎凌驾一切，标志了人类文明昂首进步的无限可能。 就在第一次万国博览会揭幕前夕，住在伦敦的13岁少年雷•史汀（铃木杏 Anne Suzuki 配音）突然收到发明家祖父（中村嘉葎雄 Katsuo Nakamura 配音）从美国寄来，称之为“蒸气球”（Steam Ball）的神秘动力装置。同时间，英国情报组织，以及一个名为奥哈拉基金会的黑暗组织，都觊觎“蒸气球”所蕴含的惊人力量。雷因此而突遭一伙身份不明的人的袭击，雷只好带着金属球，踏上逃亡之路。为寻求真相雷来到美国，从父亲艾迪（津嘉山正种 Masatane Tsukayama 配音）口中雷得知“蒸气球”依据全新机械理论所设计，可以产生一种划时代的庞大能源，足以供应整个国家所需。路途中，雷邂逅了美丽的富家千金斯嘉丽（小西真奈美 Manami Konishi 配音）。从小娇生惯养，却偏偏爱上了雷，自愿跟随孤独的雷一起踏上了冒险之旅……所谓的科学，究竟是人们的希望？还是将会毁灭一切。 本片的制作经历了整整9年，总制作费高达24亿日元。
