一个奇幻的世界里，有位伟大的父亲。
在王国里有位技艺高超的工匠，他为王国率领着数班人马建造出了世界首条轨道与列车，那轨道连接着整个偌大的王国，那列车搭载过王国的每一个国民。居住在王国或是到访过王国的人都会盛赞——在王国没有到不了的地方，王国上下的心都是连在一起的。
但是某天，王室中某个看上匠人妻子的贵族恶意中伤了匠人，说是匠人与恶魔做了交易，靠着那群生活在地下熔岩的小鬼们才得以建造出轨道与列车。可恶的贵族提出要对匠人进行审判，剥夺匠人一切通过轨道与列车得到的财产与权力。
通过友人得知真相的匠人恼羞成怒，带着妻子连夜离开了王国；而他所留下工艺巨作，也在时间的推移下渐渐被污秽所侵蚀废弃。
匠人带着他心爱的妻子来到了可以免受世俗侵扰的大森林中，传说这里曾居住过一位女巫，但这传说对于匠人与他的妻子来说不过是浪漫的添彩罢了。夫妻俩与自然为伴，在偌大的森林里筑起了包容他们余生的温馨木屋。
与多数夫妻无异，匠人与他的妻子在过上与世隔绝的生活后很快便有了属于他们的女儿。匠人的女儿非常的活泼，一举一动中都洋溢着生命的活力。渐渐地，女儿长大了，她开始对森林之外的世界提起兴趣，曾甚至于森林中迷路，幸好最后被一只神奇的猫咪给领回到了匠人家。
即使经历过一次可怕的迷路，少女的热情也是浇不灭的。匠人的女儿从小就会从母亲那里听说父亲过去的各种建造成就，因此她常常会恳求匠人为她造出能带着自己傲游四方的作品，比如巨大的人造鸟、不会停下奔跑的人造马、一次蹦跳能有十万八千里的人造青蛙、甚至是一条海陆空皆可游荡的人造鱼。
匠人的女儿每提一次想出到外面的世界，匠人那深藏於内心的某样感情便被挖出一些；其实即便远离王国，逃离俗世，匠人也从未停止过打造作品，同时那轰鸣作响的列车也一直都在他的心中疾驰——或许匠人一直都坐在列车的车厢中从未离开。
丈夫的心思匠人的妻子一直都心知肚明，也知道匠人私下一直偷偷思考与绘画新的轨道与列车的设计思路与图纸。于是某夜匠人的妻子跟匠人谈了很久，告诉他不要将心中那份感情藏起来，劝他不要因为自己而放弃梦想。被妻子说到心里去的匠人也在当晚下定了决心，他要回到王国，向国王请求再次率领人马去建造新的更长更快的轨道与列车，然后一定要让自己的女儿坐上那辆列车，去跟全世界的人都打声招呼。
翌日匠人瞒着女儿骑着马离开森林，在路上匠人回想着过去，记起自己其实从始至终恨的都只有那位可恶的贵族，至于国王与其他王室的人以及人民匠人其实一直都对他们怀有善意。可是当有力的马蹄声停歇在王国的大门前时，匠人心中那奔腾的列车开始减速，而当他慢慢走进熟悉的土地，望见一条条坠落于地的铁轨，以及沦落为穷人盘踞之地的车厢时，列车声是真的停下了。
匠人骑上了马，此刻他耳边的马蹄声甚至响亮过了列车行驶时的声音，他回到森林深处的家中，在妻子的怀里哭了一天。而在悲痛欲绝的那天晚上，想到外面散步的匠人却偶遇到了一位穿着奇特，自称女巫的女人，跟在她身边的那只被女巫称为摩伊拉的猫竟是曾经帮助匠人女儿回家的那只猫。女巫告诉匠人，自己有办法让他可以做出新的轨道与列车，听闻此言的匠人先是傻眼，但心中此刻有股热情在不断燃起，最后在自己心中的女儿那声“爸爸”中匠人向女巫询问了她所谓的办法。而在下一秒，无数只小巧的妖精便从周围的树中钻了出来。
匠人容光焕发，他聆听着自己的结实的脚步声，享受着妖精们的团结一致的步伐声，他们将打造新的奇迹。匠人的妻子看见自己的丈夫又重回往日的那般神气，流下了感动的泪水，而匠人的女儿更是兴奋，她望着自己的父亲与日渐成形的轨道与列车，心跳愈加激烈。终于，轨道与列车完成了。
匠人与妖精们用森林中的一切作为材料完成了轨道与列车，女巫告诉过匠人，说这整座森林其实是巨大的魔力的聚集地，这里的任何事物都是常识所无法定义的，因此匠人便用这座森林完成了自己心中最完美的轨道与列车。仅用树枝组建成的轨道会通向各种世界，这条材料为树枝的轨道不会长出叶子，而是会在不同的世界中“长出”外皮，也就是会根据不同的世界变换自己的形态；列车的车身以会变形变色的石头打磨组装成，窗户由一道道聚集起来的河流水组成，这样列车不论去到哪个世界就都能融入其中了。
可就在完工当日，兴致冲冲想要回家通报妻女好消息的匠人却被妖精们给抓了起来。妖精们将被藤蔓五花大绑的工匠运到了女巫的家，本来疑惑的匠人在见到女巫后已经多少意料到了什么，而且他也清楚世界上是没有免费午餐的。
心怀鬼胎的女巫蔑视着满脸不甘与愤怒的匠人，突然她又莞尔一笑，接着表情也客气起来，只见女巫开始假惺惺地劝将人冷静下来，说什么他是自己重要的客人。但是匠人对此嗤之以鼻，于是女巫也卸下了面具，道出了自己真正的目的：原来女巫从匠人一家住进森林开始就已经在监视他们，期间女巫盯上了匠人的手艺便决定要找个机会将匠人的灵魂据为己有，并利用匠人的灵魂做出有着相同手艺的妖精为自己所有。
匠人恍然大悟，并且对女巫的恨意更加深了；而女巫只是责怪匠人自己的愚蠢与他无法控制自己心中的欲望，匠人也被此番言语说得哑口无言，但就在匠人准备自暴自弃地接受惨痛的命运时，他回忆起了自己女儿的面容，想起了女儿无数次对自己所说的那个环游世界的愿望；这些都让匠人重新振作，直到生命最后一刻他都没再后悔自己与女巫的“交易”，因为匠人的愿望达成了，他遵循了自己的内心所向造出了世界最棒的列车，也让女儿有机会实现环游世界的愿望了。
匠人笑着，失去了灵魂。
被女巫夺走灵魂的当晚，匠人家附近的大树托梦给匠人的妻子，让她知道了丈夫的惨状。惊醒的妻子既为匠人造出新的轨道与列车感到高兴，又为匠人中了女巫的诡计而感到愤怒与伤心。匠人的妻子强忍伤心，起床的同时擦去从眼中流出的唯一一滴眼泪，她先是为女儿盖好被子，然后给匠人的马儿留下叮嘱，接着便提起匠人曾经用过斧头前往了女巫的家。
此时女巫正在家里饶有兴致地把玩着装有匠人灵魂的瓶子，突然她家的门被劈开了，原来是匠人的妻子带着复仇的心情闯上了门。刚进门匠人的妻子便嗅到了匠人的气息，她闻出了女巫此时手里紧紧攥着的瓶子就装着自己丈夫的灵魂，于是她二话不说就抄起斧头冲上去朝女巫劈去，被吓坏的女巫躲开劈砍的同时也让手里的瓶子脱手，匠人的妻子将滚落在地的瓶子踩碎，解放了自己丈夫的灵魂，但是匠人已经再也活不过来了。
匠人的妻子在原地愣了会，但很快她便再次怒视女巫，女巫见状也不马虎，她立刻跑开推翻了炼药用的大锅，让整个房子失火，自己也趁机跑出了房子。不擅运动的女巫很快就跑累了，惊慌失策的她竟跑到了一个悬崖边；女巫停在原地，而那不妙的危险气息让她忐忑不安地回过头去，没想到竟看见衣服被烧毁大半也依然紧握斧头的匠人妻子正一步步接近自己。
女巫赶紧跪下求情，信誓旦旦地说自己有复活匠人的方法，而坚信死者无法再生的匠人妻子自然是不信。匠人的妻子盯了女巫有一会，接着便松手让斧头落地；以为逃过一劫的女巫开心地起身，没想到下一秒就与毫无预兆猛扑过来的匠人妻子一同坠下了悬崖。而藏在暗处见证了一切的摩伊拉只是无奈地转身走进森林之中。
匠人的女儿醒来时发现爸爸妈妈都不在了，只有那只曾引导自己回家的黑猫在，她问黑猫自己的爸爸妈妈在哪，而名为摩伊拉的黑猫只是领着少女来到家外，让她骑上匠人的爱马跟着自己走进森林。摩伊拉带着匠人的女儿来到了匠人完成的轨道与列车其所在地，接着匠人的女儿下了马，临走前不忘安抚下马儿的脑袋。
匠人的女儿走上列车，她欣喜若狂，感谢父亲的守约，也惊讶于父亲高超的设计。倏然匠人的女儿听到了什么声音，之后她看见了爸爸妈妈前进的背影，于是便追了上去；少女穿梭于一节节车厢，她看到了父亲从小跟随爷爷磨练手艺，看到了父亲与母亲感人的爱情故事，看到了父亲如何为了保护母亲不受伤害而放弃梦想隐居森林生下自己，最后也看到了爸爸妈妈二人的结局。
匠人的女儿来到了列车的尽头，此时摩伊拉也跳到了她身上，它告诉少女这辆列车因为有着女巫的诅咒所以无法开动，但是只要少女愿意的话它愿意为女巫赎罪，它愿意以自己的生命为代价破除女巫的诅咒。少女抱了抱摩伊拉，接着表情像是下定决心一般点了点头；于是心爱主人的黑猫便用灵魂祈祷，它献出了自己的生命，带走了主人的罪恶。
列车开始轰鸣作响，匠人的女儿流下了泪水，匠人曾经无数次用自己的声音模仿列车的声音，现在少女知道了父亲并没有骗自己。少女坐在了驾驶位上，她感觉自己又坐回到了母亲柔软的大腿上。少女意识到了，她的爸爸妈妈将会一直陪着她，陪她实现愿望，永远地旅行。心中充满温暖的少女用灵魂祈祷，她希望能以自己的一切为列车提供动力。于是少女终于见到了父母，三人牵起彼此的手，与列车一同循着轨道进到了耀眼的光芒之中。
在无数的世界里，有辆永远运行的列车；传言那列车总是映出一家三口的身影，而人们坚信，那列车是父亲建造的，方向是母亲引导的，而那源源不断的动力定是孩子的热情。
