Nous sommes dans un monde de personnages de chats. Un jeune personnage désire prendre le train express, un train mythique qui traverse la voie lactée.

Un soir, au sommet d'une colline, il assiste à l'arrivée surprenante de ce train et peut y embarquer . Il y retrouve même un de ses amis. Commence alors un voyage où les lieux extraodinaires se succèdent ainsi que les passagers, pendant toute une nuit magique.

L'animation est superbe par instants, par exemple lorsque le train arrive, mais elle reste souvent décevante pour un long métrage d'animation. Le film ne présente pas les caractéristiques traditionnelles des anime japonais par le graphisme des personnages ou les décors. Les dessins peuvent paraître repoussants et honnêtement, la première partie semble très longue jusqu'à l'embarquement dans le train.

L'interêt porte beaucoup sur l'histoire, notamment le dénouement mais aussi sur les portraits et les destinées des passagers. Cette histoire est un conte écrit par un célèbre poète japonais du début du siècle, Kenji Miyazawa. Bien qu'issu d'une famille aisée, installée dans la petite ville de Hanamaki, ce poète s'est beaucoup impliqué pour servir les paysans. Il a exercé des activités multiples, a été tour à tour chercheur, enseignant, paysan et technicien, mais il a aussi connu de longues périodes de maladie et de convalescence. Il a rêvé à la fois de changer les conditions de travail et d'établir un art paysan. Par ses luttes et ses prises de positions dans le Japon impérialiste de l'époque, Miyazawa occupe une place importante dans l'histoire intellectuelle de ce pays. Contraint de se suicider, il a laissé un poème en guise de testament la veille de sa mort, en 1933. Ses contes pour enfants ont connu un réel succès après la fin de la guerre. L'un d'entre eux, Le chat sauvage a marqué Hayao Miyazaki pour réaliser Tonari no Totoro.

Le train de Ginga Tetsudo no yoru n'est pas le vaisseau spatial de Ginga Tetsudo 999 qui se rend de planète en planète. Ce train-là va beaucoup plus loin dans l'imaginaire. Chaque arrêt est l'occasion de voir un paysage nouveau, où nous nous éloignons progressivement de la réalité. La première surprise se produit lorsque trois enfants montent à bord du train parce que ce ne sont point des chats cette fois mais bien des humains. Ils accompagnent le jeune héros chat pendant son périple à travers la nuit. L'histoire prend enfin une autre dimension lorsque le train passe par un lieu empreint d'une image, l'image d'un navire qui sombre avec des centaines de passagers, le Titanic. De l'autre côté de la vitre, le chat voit la tragédie, comme s'il y était, et découvre aussi comment se sont noyés les enfants qui sont arrivés dans le train : Il voyage avec leurs âmes.

Cette conception du train mortuaire se retrouve dans la première scène de Kenji No Haru, un téléfilm postérieur consacré à Miyazawa en personne. La connaissance de Ginga Tetsudo no yoru facilite la compréhension de plusieurs scènes du téléfilm de 1996.