在平行世界的日本，铁道国有化根深蒂固。就读于桐生铁道高中的高山直人（福山润 配音）梦想进入国铁担任火车司机，从此过上安安稳稳的生活。为此他进入学生铁道OJT参加培训，并在此结识了性格过激的暴力女樱井葵（沼仓爱美 配音）和头脑简单四肢发达的岩泉翔（日野聪 配音）等人。好不容易通过了OJT的测试，结果直人他们却被分配到了东京中央铁路公安室第四警戒班。原来国铁长期赤字，许多地方线路长期废弃。为此有很多组织以极端的手段要求国家将铁路实现民营化，于是铁道公安队应运而生。直人他们成为铁路上不可或缺的重要存在……
约四十年前，人类在火星发现史前文明“Aldnoah”科技。伴随着火星殖民进程与科技垄断主张，火星开拓民与地球之间的摩擦越发扩大。
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浩瀚宇宙，人类对维度的认识还很有限，在人类已知的维度之外还存在着其他高级维度世界。在质维里，暗维阵营想要侵占更多的维度空间扩大领地，而光维则守护着其他维度与他们战斗着。在他们最后的战场地球上，光维将自己和暗维一起降维成平面。两个阵营的维灵也留在了地球。只有少数拥有解封维度力量的人类，可以将维灵从平面变回立体。他们被称之为“维将”。
