Kimetsu no Yaiba: Mugen Ressha-hen xoay quanh chuỗi các vụ mất tích bí ẩn trên chuyến tàu vô tận, khiến Quân đoàn Sát quỷ phải can thiệp. Để giải quyết vấn đề, họ giao nhiệm vụ tiêu diệt con quỷ bí ẩn cho một trong những chiến binh xuất sắc nhất của mình. Hành trình trên đoàn tàu không chỉ là cuộc săn lùng đầy cam go, mà còn là thử thách khắc nghiệt để bảo vệ con người khỏi sự hung ác của thế giới siêu nhiên.