クリスマスイブの夜。サンタの存在など信じないと思い始めた少年だが、ベッドの中でトナカイの鈴の音が聞こえないかと耳をすます。真夜中近く、鈴の代わりに汽車の走る音が聞こえてくる。驚いた少年が窓を見ると、家の前に大きな蒸気機関車が走り込んでくる。玄関を飛び出した少年に、車掌はそれが北極行きの急行“ポーラー・エクスプレス”だと告げ、乗らないかと誘う。戸惑う少年だが、やがて動き始めた列車につい飛び乗る。

仕事人間のハワードは、息子ジェイミーの空手の段の授与式にも出られなかった。息子の機嫌を取るために、ハワードはクリスマス・プレゼントにターボマン人形を約束する。イヴの朝、ハワードは人形を買いに行くが、どこも品切れ状態になっている。郵便配達人のマイロンも同様に人形を探していた。八方手を手を尽くしたが、手に入れられないハワードは隣の主人と妻の仲を誤解する。ショックを受けた彼は、ターボマンのパレードに紛れ込んでしまい……。

アルビンたちシマリス3兄弟と出会った売れない作曲家デイブ・セビル。彼らの歌声に魅了されたデイブが3匹を売り出すことを思いつき、思わぬ転機が訪れる。