Robot Trenler, Tren Dünyası'nda barışı ve güvenliği sağlamaya çalışan, robota dönüşebilen beş trenin maceralarını konu alır. Tünellerin tıkanması gibi sorunlarla karşılaşan trenler, yeni tüneller ve bölgeler keşfetmeye çalışır. Ancak ikinci sezondan itibaren hikaye değişir; yeni karakterler ve mekanlar eklenir, çocuklar işçi olarak hikayeye dahil olur.