在明治时代的日本，出生在某港口小镇的空乃天晴是热衷机械的天才少年，他设计的机器经常惹出麻烦，被他惹怒的当权者派出半月剑道场的代理师父一色小雨监视他，但他无意间弄坏了天晴设计的蒸气船，两人意外漂流到美国洛杉矶。两人得知将有一场横跨美国的长程拉力赛，天晴随即表示参赛并扬言夺冠，并开始将蒸气船改造成赛车，而小雨为了筹措返回日本的旅费，不得不帮助他参赛并一起赢得奖金。两人还认识了正在寻找杀父仇人的美洲原住民霍托托，三人共同行动。他们结识了在赛车场担任杂工的华裔女性景夏莲，启发她参赛的意志；与BNW的公子阿尔透过打赌而成为朋友。

　　跨美拉力赛正式开始，选手之间互相角力，在抵达第一站后，霍托托发现其中一位选手吉尔与自己的杀父仇人有关，更得知他试图炸毁山谷以阻碍其他选手的计划。这项计划虽然一度打乱其它选手的路线，但他们仍迎头赶上，并发现吉尔和他的同伙赛斯其实并非杀手，只是冒充吉尔名号、借此作威作福的无赖。赛事持续进行，天晴等人、阿尔和景夏莲遇到选手理察和其它遭到杀害的选手，理察表示自己受到吉尔攻击，众人在稍加调查后，遭到吉尔的手下包围并俘虏，只有小雨逃过一劫。后来小雨走出母亲被杀害的阴影，成功打倒吉尔的手下并救出朋友，继续往下一站前进。

　　由于有选手遭到杀害，赛事路线发生变动，理察则表示自己因为危险而退赛。在路线变更的准备期间，选手们短暂地休息并放松心情后，启程前往下一站，火车也同时出发。在火车上，理察揭露了他的真实身份──吉尔，他和手下挟持火车，将与阿尔形同姐弟的苏菲亚及其它乘客挟为人质，要求赛事主办方支付151万美金。吉尔还把其它选手的赛车打坏，迫使赛事中断。天晴等人试图反抗他，但都不是对手，在小雨为了救天晴而中枪后，吉尔率众扬长而去。小雨被送往医院后，性命一度垂危，让天晴无比失落，甚至决定放弃比赛，但小雨清醒后激励天晴，让他说服其它选手一起救出苏菲亚，并继续完成比赛。在修好每个人的赛车后，众人整装杀入被吉尔作为根据地的鬼镇，将吉尔及其手下击倒，天晴更驾车挡下失速冲向车站的火车，阻止灾难发生。

　　一个月后，赛事重新开始。天晴在最后关头启动推进器让车子腾空飞起，并在千钧一发之际抢先冲过终点，获得优胜。车手们分道扬镳，天晴打算留在美国制造飞机并研究登陆月球，原先想回日本的小雨也改变心意，和天晴一起留在美国完成梦想。