該片講述的是《鐵膽火車俠》幾年之後的故事，部分人物的聲優有變更。基本與《鐵膽火車俠》一樣是面向小學生的作品。前作的主人公哲雪在故事的最後幾集登場。　　鐵膽火車俠與黑魔頭兩軍離開數年後。由於黑魔頭軍再沒有入侵地球的事被判明，JHR基地 面臨着被封閉的命運。不過現在，黑魔頭軍又再度襲來。他們的目的是爲了帶給人類不幸，並利用人類小學生聖橋健太來協助他們做壞事。期間健太誤入了500系新幹線所行使的鐵軌上而快要被火車撞到。就在這時，光能量從宇宙飛來並與500系新幹線合體，鐵膽火車俠Lightning West變形！鐵膽火車俠與黑魔頭軍的戰鬥又再度展開了。