Rail Wars!: Perang Rel! terjadi di alam semesta alternatif di mana pemerintah Jepang tetap mengendalikan sistem perkeretaapian negaranya. Karena stabilitas yang diberikan oleh kepemimpinan pemerintah, sistem perkeretaapian dibiarkan berkembang.
Naoto Takayama bercita-cita menjadi karyawan Kereta Api Nasional Jepang karena kehidupan nyaman yang memungkinkannya untuk dijalani. Untuk mencapai hal ini ia memasuki program pelatihannya, di mana siswa harus menunjukkan pengetahuan mereka tentang kereta api serta kemampuan mereka untuk siap menghadapi tantangan apa pun yang mungkin timbul.
Selama periode ini dia akan bertemu dengan siswa lain seperti Aoi Sakura yang berbakat atletik, Sho Iwaizumi yang selalu lapar, dan ensiklopedia manusia Haruka Komi. Bersama-sama mereka akan bekerja untuk bertahan hidup selama masa pelatihan mereka, sambil menghadapi penjambret dompet, ancaman bom, dan ancaman kelompok ekstremis “RJ” yang ingin memprivatisasi sistem perkeretaapian.
