Setelah serangkaian penghilangan misterius mulai mengganggu sebuah kereta api, berbagai upaya Korps Pembasmi Iblis untuk mengatasi masalah tersebut terbukti sia-sia. Untuk mencegah jatuhnya korban lebih banyak lagi, Pilar Api, Kyoujurou Rengoku, mengambil tindakan untuk melenyapkan ancaman tersebut. Menemaninya adalah beberapa anggota baru yang paling menjanjikan dari Korps: Tanjirou Kamado, Zenitsu Agatsuma, dan Inosuke Hashibira, yang semuanya berharap dapat menyaksikan secara langsung aksi-aksi berapi-api dari pembasmi iblis ini.
Tanpa sepengetahuan mereka, kekuatan iblis yang bertanggung jawab atas hilangnya para korban telah menjalankan rencana jahat mereka. Di bawah kehadiran iblis ini, kelompok ini harus mengerahkan seluruh kekuatan dan menghunus pedang mereka untuk menyelamatkan dua ratus penumpang yang ada di dalam pesawat. Film Kimetsu no Yaiba: Mugen Ressha-hen menyelidiki sudut terdalam dari pikiran Tanjirou, menguji tekad dan komitmennya terhadap tugas.
