میشا، پسری لال، با پدرش و دو مرد سفر سوررئالیستی را آغاز می‌کند. وسیله نقلیه آنها یک لکوموتیو شوروی قدیمی است که با زغال‌سنگ دزدیده شده پر شده است. مسافران قصد دارند در مسیر گذر از مناطق بی‌مرز استپ‌های درون روسیه، غنیمت را بفروشند. به‌طور هم‌زمان با طرح اصلی، بخش‌هایی از یک سیرک مسافرتی اسرارآمیز به روشی به‌شدت کنایی پدیدار می‌شود. بسیاری از هنرمندان عجیب در سیرک، افرادی هستند که چهار شخصیت اصلی در بیابان‌های اطراف راه‌آهن پرورش‌یافته با آنها روبه‌رو می‌شوند. در طول فیلم احساس جادویی همراه با واقع‌گرایی خالص وجود دارد که با زیرساخت‌های کمونیستی ترک‌خورده و حس شوخ‌طبعی پیچیده تشدید می‌شود. مرز میان واقعیت و خیال در اینجا بسیار ظریف است. راه‌آهن حکایت پیوندهای قدرتمند خانوادگی است، اما همچنین تفسیری جاه‌طلبانه از برخورد روسیه قدیم با روسیه نوین را ارائه می‌دهد. می‌توان آن را تولدی دوباره از ژانری فراموش‌شده دانست: داستان شگفت روسیه.