По мотивам одноименной детской книги Криса Ван Оллсбурга. Один умный мальчик, живущий с любящими родителями и младшей сестрой, достиг возраста, когда стал сомневаться в существовании Санта-Клауса. Вместе с тем он все еще хочет верить в волшебство, но у него не получается. В канун Рождества мальчик засыпает, и ночью возле его дома останавливается поезд. Кондуктор сообщает удивленному ребенку, что перед ним Полярный экспресс, едущий на Северный полюс. Конечная остановка - родина Санта-Клауса Лапландия. Кондуктор приглашает мальчика присоединиться к путешествию. После некоторых раздумий тот соглашается. В вагоне мальчик обнаруживает других детей своего возраста. Вскоре он знакомится с отзывчивой девочкой и всезнающим мальчиком. По дороге на Северный полюс экспресс совершает периодические остановки, подбирая детей возле их домов. Так одним из пассажиров становится грустный и одинокий Билли...