Rail Wars! berlangsung di alam semesta alternatif di mana pemerintah Jepang tetap memegang kendali atas sistem perkeretaapian negara tersebut. Karena stabilitas yang diberikan oleh kepemimpinan pemerintah, sistem perkeretaapian dibiarkan berkembang.

Naoto Takayama bercita-cita untuk menjadi karyawan di Japan National Railways karena kehidupan yang nyaman yang dapat ia jalani. Untuk mencapai hal ini, ia mengikuti program pelatihan, di mana para siswa harus menunjukkan pengetahuan mereka tentang kereta api serta kemampuan mereka untuk siap menghadapi tantangan apa pun yang mungkin muncul.

Selama periode ini, ia akan bertemu dengan murid-murid lain seperti Aoi Sakura yang berbakat dalam bidang olahraga, Sho Iwaizumi yang selalu merasa lapar, dan Haruka Komi yang merupakan seorang ensiklopedia manusia. Bersama-sama mereka akan berusaha untuk bertahan dalam masa magang, sambil menghadapi penjambret, ancaman bom, dan momok yang menjulang dari kelompok ekstremis “RJ” yang ingin memprivatisasi sistem kereta api.