在美丽的多多岛上，热心助人的托马斯是一辆可爱的火车头，他是一个完美主义者，最喜欢帮助别人，不过也常常因为过分热心而令自己卷入麻烦中。

很久以前在多多岛上，艾德华是最小的小火车，他必须从调车场拉高登的车厢到车站给他。但是胖总管的铁路正在扩张，当托马斯抵达时，他不只比艾德华体型更小，而且也比他更顽皮！托马斯对于在调车场工作不太满意，他希望能有机会拉火车看看这个世界。他努力的调度火车与拉车厢，可是却忍不住想嘲弄大火车，而这也让他惹上了麻烦。托马斯被特快车拉着跑，并且差点被麻烦的货车厢害得脱轨之后，他才了解到自己还有很多事情要学习，他甘心的接受了自己在调车场的角色。

一辆来自澳洲的淘气小赛车艾斯，参加世界巡回比赛时路过了多多岛。从未离开过多多岛的小火车托马斯听到艾斯游历世界的见闻后，也决定展开自己第一次的全球大冒险！他和新的朋友——来自非洲肯尼亚的女性火车妮亚，一起越过沙漠、丛林还有危险的高山，横跨非洲、南美洲、中美洲、北美洲和亚洲等五大洲，体验前所未见的壮丽景色和异国风情，用友谊、智慧与勇气写下了属于自己成长冒险之旅。