בעולם עתידני קפוא בעקבות כישלון ניסוי לשינוי האקלים שגרם לעידן קרחוני, כל החיים על פני כדור הארץ נכחדים מלבד נוסעי רכבת אחת מיוחדת שנעה ללא הפסקה סביב העולם. הרכבת, המונעת על ידי מנוע נצחי, משמשת כמקלט האחרון של האנושות, אך מחולקת לשכבות חברתיות נוקשות: מהעוני הקיצוני שבקרונות האחוריים ועד לעושר ולשליטה שבקדמיים. כריס אוונס מוביל את המרד של הנוסעים העניים, שמאבקם לשוויון ולחופש גובר ככל שהם מתקדמים אל עבר החלקים העליונים של הרכבת. לאורך המסע הם נתקלים באתגרים קשים, חוקי שליטה אכזריים, ומאבקים פנימיים שמדגימים את המאבק בין מעמדות חברתיים וכוח. סונג קנג-הו ואד האריס מגלמים דמויות מפתח שמייצגות את המערכת השלטונית שמנסה לשמור על הסדר הקיים בכל מחיר, בעוד טילדה סווינטון וג'ון הרט מוסיפים נופך אפל ומורכב לסיפור. המתח גובר ככל שהמהפכה מתקרבת לשיא, והרכבת – סמל לעולם שהלך לאיבוד – הופכת לזירת קרב על גורל האנושות. הסרט מציג ביקורת נוקבת על אי השוויון, השליטה וההישרדות בסביבה עוינת שבה כל צעד קדימה הוא גם צעד אל הלא נודע. המאבק של הנוסעים הוא לא רק על מקום ברכבת, אלא על הזכות לחיים חדשים בעולם שהפך לקרחוני ומנוכר. במהלך המסע, הגיבורים מתמודדים עם גילויים מרתקים על מקור האנושות ועל האמת מאחורי המנוע הנצחי שמניע את הרכבת. הם מגלים שהשלטון משתמש באמצעים אכזריים לשמירת השליטה, כולל מניפולציות גנטיות ואלימות קשה. הדינמיקה בין הדמויות מתפתחת, כשהם נאלצים לשתף פעולה עם אויבים לשעבר כדי להתגבר על מכשולים משותפים. הסרט מדגיש את הקונפליקט בין הישרדות אישית לבין טובת הכלל, ומעלה שאלות מוסריות עמוקות על מהות החירות והצדק. בסופו של דבר, המסע ברכבת הקרח הוא מטאפורה לחברה האנושית, המאבק לשוויון ולתקווה בתוך עולם קר ומנוכר, שבו העתיד תלוי בהחלטותיהם של מעטים מול רצון ההמון.
