经历了一番波折，曾经的暗黑系中二深度患者富樫勇太（福山润 配音）终于和现役中二中毒者小鸟游六花（内田真礼 配音）确立了恋爱关系。因妈妈出差和爷爷的失误，六花暂时借住在勇太家中，二人开始实质的同居生活。转眼他们升入了高二，青春气息鄙人的校园内，一色诚（保志总一朗 配音）换了新的发型，丹生谷森夏（赤崎千夏 配音）发誓君临校园，凸守早苗（上坂堇 配音）和阿森的爱憎对决依然继续，变成三年级的“残念生”五月七日茴香（浅仓幸美 配音）则冷感继续。
该片讲述的是《铁胆火车侠》几年之后的故事，部分人物的声优有变更。基本与《铁胆火车侠》一样是面向小学生的作品。前作的主人公哲雪在故事的最后几集登场。 铁胆火车侠与黑魔头两军离开数年后。由于黑魔头军再没有入侵地球的事被判明，JHR基地 面临着被封闭的命运。不过现在，黑魔头军又再度袭来。他们的目的是为了带给人类不幸，并利用人类小学生圣桥健太来协助他们做坏事。期间健太误入了500系新干线所行使的铁轨上而快要被火车撞到。就在这时，光能量从宇宙飞来并与500系新干线合体，铁胆火车侠Lightning West变形！铁胆火车侠与黑魔头军的战斗又再度展开了。
