西暦2×××年、地球の人間たちは、体を機械化させて、その寿命を数百年に延ばしていた。しかし、母と二人暮らしの星野鉄郎は、貧しさのため、未だ生身の体のままだった。誰もが機械の体をもらえる星があり、銀河超特急999号にのればそこに行けるという。だが、母と二人でメガロポリスステーションを目指す途中で、鉄郎の母は、生身の人間を狩るのを趣味とする機械伯爵に撃たれてしまう。鉄郎は、たった一人雪原に倒れていたところを謎の美女メーテルに助けられる。彼女はまた、鉄郎に銀河鉄道の無期限定期を与え、一緒に旅をすることを約束させる。無限の宇宙の彼方の夢と希望の星を目指して、鉄郎の果てしない旅が今はじまる。