曾經，有一群神秘且正體不明的敵人突然現身，他們被稱為「未知怪」（アンノウン）。
為了對抗這些威脅，超進化鐵道開發機構，簡稱ERDA（エルダ），開發了可以變形為機器人的新幹線——新幹線戰士「新幹線變形機器人」（シンカリオン），以備戰鬥。
「能夠保護他人、成為帥氣的人……我想要成為這樣的人。」
就讀初中二年級的大成大誠（大成タイセイ），為了尋找2年前失蹤的姐姐的線索，轉入了進開學園中等部。
然而，就在他轉學不久後，時隔10年，「未知怪」再次現身。
一次偶然的契機中，大被發現擁有極高的新幹線變形機器人駕駛適應值，因此被迫面臨作出戰鬥決斷的局面。
「未知怪」的真正身份究竟是什麼？他們的目的是什麼？
透過戰鬥逐漸揭開的真相，又將帶來怎樣的答案？
少年們的決意與成長故事，現在，正式展開——。
