Après avoir été témoin de l'assassinat de sa mère par le Comte de Fer, Teddy, un jeune garçon, rencontre Marina, une mystérieuse femme qui lui offre un billet pour le Galaxy Express 999. Ce train de l'espace les conduit vers la Métal, une planète où l'on robotise les humains afin d'atteindre l'immortalité. Au long de leur long voyage, ils visitent de nombreuses planètes et leurs rencontres leur fait prendre conscience que l'immortalité n'est pas une solution.

Tetsuro est un orphelin des rues, dont la mère a été tuée par le Comte Mécha. Depuis, il ne rêve que d'une chose : monter à bord du Galaxy Express 999, un train spatial, et se rendre sur la planète des robots, afin d'obtenir lui-même un corps mécanique et tuer le Comte. Un jour, il rencontre Maetel, une femme ressemblant à sa défunte mère. Celle-ci lui propose de l'accompagner à bord du Galaxy Express 999.