主人公喬萬尼是一個貧困家庭的孩子，他要靠努力打工來養活被疾病困擾的媽媽。他的好朋友康佩內拉家境富裕，家中有很多書籍，他常常無私地邀請窮苦的喬萬尼去他家一起閱讀。有一天上自然科學課，老師拿出了銀河的圖片讓同學們回答，當喬萬尼被點到的時候，他明知答案，因為曾經在康佩內拉家一起在書上讀過，但他卻自卑擔心答錯而不敢回答，最終被一些同學恥笑。而為了保全喬萬尼的面子，康佩內拉也故意對老師提出的問題沉默不答，而被老師和同學誤以為連他這樣的好學生也不懂。在銀河節的那天，喬萬尼在路上遭到了同班同學賈奈利的嘲弄。賈奈利隨后吆喝同學們前往河邊，參加晚上的銀河節水燈大會，可是喬萬尼卻無法參加，因為他還要回家照顧媽媽。終于，他累倒了。于是他躺在山坡頂上休息。過了不知多久時間，他突然他聽到一種奇怪的聲音，于是睜開眼，意識到自己正在跟康佩內拉乘坐一輛在星際中的銀河軌道上行駛的列車中。路途中，他們看見了許多難以置信美麗而又奇異的景象，還看見了許多人在白色的沙子和水晶中發掘化石，還有人捕捉白鷺，并用它們來制造糖果。一切的種種，都仿佛夢境一般的不可思議……他們又遇見了兩個孩子與一位青年教師。從他們的交談中，喬萬尼得知剛才他們搭上了一艘撞上冰山而沉沒的輪船，所以現在他們才進到這列車里來，隱隱暗示這輛列車的乘客身份其實并不尋常。當列車到達南十字座站的時候，其他乘客都下車了，車廂里只剩下了喬萬尼和康佩內拉。兩位好朋友相約永不分離。但當列車駛到煤袋星云站的時候，喬萬尼才發覺康佩內拉已經離他而去，消失不見了。這時候，喬萬尼醒過來了。他到城里頭，發現眾人聚集在橋頭上，才發現原來之前賈奈利不小心從船上掉到河里去，而康佩內拉跳進河里救他。結果賈奈利被安全地救了上來，而康佩內拉卻不幸再也沒有浮出水面。原來所謂的“銀河鐵道”，是帶領死者靈魂回歸天國的哀傷列車……