Rail Wars! tiene lugar en un universo alternativo en el que el gobierno japonés mantiene el control de los sistemas ferroviarios de la nación. Debido a la estabilidad que ofrece el liderazgo del gobierno, el sistema ferroviario puede florecer.

Naoto Takayama aspira a convertirse en empleado de los Ferrocarriles Nacionales Japoneses por la cómoda vida que le permitirá vivir. Para lograr esto, entra en su programa de entrenamiento, donde los estudiantes deben demostrar su conocimiento de los trenes así como su habilidad para estar listos para cualquier reto que pueda surgir.

Durante este período de tiempo se encontrará con otros estudiantes como el superdotado Aoi Sakura, el constantemente hambriento Sho Iwaizumi, y la enciclopedia humana Haruka Komi. Juntos trabajarán para sobrevivir a su período de aprendizaje, mientras que se enfrentan a los ladrones de bolsos, las amenazas de bomba, y el fantasma inminente del grupo extremista "RJ" que quiere privatizar el sistema ferroviario.