鐵道博物館、京都鐵道博物館、磁浮·鐵道館的地下深處潛藏著特務機關「新幹線超進化研究所」。該研究所為了從「黑色新幹線」誕生出的巨型怪物體手中守護日本，開發出了「新幹線變形機器人」，只有讓與新幹線變形機器人合適率較高的孩子們駕駛，才能發揮出機體最大的力量打退強敵，而「黑色新幹線」目的是什麼，孩子們能否守護好日本的未來!?變形！新幹線變形機器人！
