Akcja anime dzieje się w Japonii w niedalekiej przyszłości, kiedy kraj nawiedzają tajemnicze katastrofy związane z nieznaną energią. Aby ochronić mieszkańców, powstają specjalne roboty bojowe zwane Shinkalion, które mogą transformować się ze specjalnie zmodyfikowanych superszybkich pociągów Shinkansen. Głównym bohaterem jest młody chłopiec, Shin Arata, zafascynowany koleją i podróżami supernowoczesnymi Shinkansenami. Pewnego dnia przypadkowo dowiaduje się, że posiada wyjątkową zgodność energetyczną pozwalającą pilotować potężnego robota Shinkalion Z. Wraz z grupą przyjaciół i sojuszników rozpoczyna walkę z zagrożeniem, które może odmienić przyszłość całej Japonii. „Shinkansen Henkei Robo Shinkalion Z” to anime pełne akcji, humoru oraz dynamicznych walk mechów, ukazujące siłę przyjaźni, odwagi oraz nieustannego dążenia do ochrony tego, co najważniejsze.
