ある日、メインランドへ貨物列車を運んでいたヘンリーがソドー島で脱線事故を起こす。自分が一番大切な機関車だと自惚れるジェームスに腹を立てていたトーマスは、ジェームスが代わりに牽く予定だったヘンリーの貨物列車を牽いてメインランドの町ブリドリントンへ向かう。 しかしメインランドは広大でトーマスは道に迷い、やがて石炭を使い果たす。補給所を探していたところ、セオとレキシーという実験用機関車がいる場所へたどり着く。石炭を補給し再出発すると、キラキラと光り輝く建物が現れる。中に入るとそこは製鉄所で、フランキーとハリケーンという2台の機関車がトーマスを歓迎する。貨物列車をブリドリントンへ届ける仕事はハリケーンが引き継ぎ、トーマスは製鉄所で一夜を明かしたが、翌日から2台の態度が一変し、トーマスは仕事を引継いだハリケーンへの恩返しとして製鉄所で働かされることとなった。ある晩トーマスは製鉄所から脱出することに成功し、実験用機関車がいる場所へ戻る。一方、ジェームスはソドー島へ戻らないトーマスを探しに向かうが、道中で偶然出会ったフランキー達に製鉄所へ連れて行かれる。それを目撃したトーマスはジェームスもそこで働かせられると思い、実験用機関車達と力を合わせてジェームスの救出作戦を実行する。