Rail Wars! ocorre em um universo alternativo onde o governo japonês permanece no controle dos sistemas ferroviários do país. Por causa da estabilidade proporcionada pela liderança do governo, o sistema ferroviário pode florescer. Naoto Takayama aspira a se tornar um funcionário da Japan National Railways por causa da vida confortável que isso lhe permitirá viver. Para isso, ele entra em seu programa de treinamento, onde os alunos devem demonstrar seus conhecimentos sobre os trens, bem como sua capacidade de estar prontos para qualquer desafio que possa surgir. Durante esse período, ele encontrará outros alunos, como o talentoso Aoi Sakura, o constantemente faminto Sho Iwaizumi e a enciclopédia humana Haruka Komi. Juntos, eles trabalharão para sobreviver ao período de estágio, enquanto enfrentam ladrões de bolsas, ameaças de bomba e o espectro crescente do grupo extremista “RJ” que quer privatizar o sistema ferroviário.