Après une nuit de blizzard sans fin, le conducteur Jim et son ingénieur Jordy transportent du fret d'une valeur de 50 millions de dollars depuis Vancouver droit vers une zone d'avalanches. Plus loin, l'équipe de déneigement s'attaque à des colonnes de glace géantes qui pourraient créer un désastre pour les trains. Pendant ce temps en Ontario, George charge un wagon entier de bois pour l'affréter à une communauté isolée du nord.

Après avoir chargé 112 wagons, Rob, ingénieur vétéran, et Keri, conducteur débutant, doivent mener leur train de deux kilomètres en plein cœur des Montagnes Rocheuses glacées, sur une pente raide, et dans un célèbre tunnel, pour finalement arriver à bon port à Vancouver, où un cargo attend de prendre le relais. Plus loin, les ouvriers sont appelés pour déblayer la neige des voies, un aiguillage gelé refuse de bouger, et c'est la course contre la montre, les équipes n'ayant qu'une heure pour remplacer un rail défectueux. Pendant ce temps, aux portes de l'Arctique sauvage de l'Ontario, une autre équipe doit transporter un énorme piège à ours polaires jusqu´à une communauté reculée aux proies à un prédateur en cavale.

Le conducteur Grant et son ingénieur Jeff filent vers l'est pour récupérer une cargaison de charbon d'une valeur de trois millions de dollars. Une fois que les 152 wagons sont chargés, le convoi mammouth doit reprendre son chemin par les montagnes. Devant eux, au Parc National Glacier, une alerte avalanches force les équipes de déneigement à arrêter leur travail. Kent, ingénieur ferroviaire, se prépare pour une inspection en haute altitude sur un pont. Et pendant que l'équipe s'active pour changer un croisement fissuré, le manque de discipline de Jimmy menace de faire dérailler les opérations. Pendant ce temps, en Ontario, des problèmes électriques à bord du Polar Bear Express pourrait bien laisser l'équipe de hockey de Moosonee dans le froid.

L'ingénieur Jordy et le conducteur James transportent une cargaison de haute priorité vers l'Alberta. Sur leur route dans les Rocheuses, des éboulements de boue et de roches, menacent de balayer les rails. Le technicien Shane, quant à lui, peine à remettre les rails en service après une énorme coulée de boue. De leur côté, Jesse et son équipe ne parviennent pas à remplacer un rail brisé. Après une inspection aérienne, l'équipe de Chad doit démanteler un barrage de castors, mais le jeune Jimmy manque à l'appel. Pendant ce temps en Ontario, les équipes des chemins de fer et de déneigement affrontent des températures à glacer les os pour livrer une cargaison de bâtiments en préfabriqué à une communauté de l'Arctique dans le besoin.

Alors que la glace hivernale commence à fondre, des éboulements sèment le chaos sur le chemin de fer du Pacifique. Jordy et Justin affrètent trois kilomètres de potassium vers Vancouver, mais doivent traverser non pas une, mais deux zones d'éboulements. Au sommet des Rocheuses, le technicien Nick part en patrouille d'urgence. La chute d'un rocher déclenche une alerte aux éboulements. De son côté, une équipe de mécaniciens répare les ventilateurs géants dans le légendaire tunnel Connaught. Pendant ce temps en Ontario, un père et son fils montent à bord du Polar Bear Express pour aller s'enfoncer dans la nature sauvage pour une expédition de chasse.

Le fret d'un réacteur de 210 tonnes de Thunder Bay dans l'Ontario à Moose Jaw repousse les limites des équipes du chemin de fer du Pacifique. Un capteur sur les rails appelle à une inspection d'urgence. Un mauvais calcul de taille génère un retard de 24 heures. De son côté, les équipes doivent affréter un réacteur de 210 tonnes à l'autre bout du pays, tandis que les techniciens s'assurent que la voie reste dégagée. De son côté, c'est le moment de vérité pour Jimmy au sein de sa nouvelle équipe. En Ontario, une roue chauffée à blanc menace la livraison d'une cargaison vitale à un camp isolé.

Au printemps, pendant la saison des réparations, un train de 119 wagons doit faire face à une série d'obstacles lors de son voyage à travers les montagnes vers Vancouver. Une locomotive paralysée bloque une voie unique sur la ligne principale, et l'équipe doit installer des kilomètres de portions de rails. Pendant ce temps en Ontario, le Polar Bear Express emmène des musiciens pow-wow (et des chatons) vers le sud à Cochrane.

Pour fêter le 150e anniversaire du Canada, un train de luxe de collection (le Royal Canadian Pacific), entreprend un voyage historique à travers le pays. En 26 jours, 13 villes et avec une rencontre au haut sommet avec le premier ministre Justin Trudeau, rien ne doit se mettre dans son passage. Pendant ce temps, à Kamloops, les policiers du chemin de fer Mike et Dave se retrouvent dans une folle course. Et le jeune Jimmy passe à la vitesse supérieure.