지구의 미래도시 메가로폴리스의 화석 박물관에 도착한 철이와 메텔은 공룡 화석을 바라보며 홀로 울고 있는 한 소녀를 만난다. ‘우리 별이 그랬던 것처럼 인간들에게도 마지막 순간이 다가오고 있어…’ 라는 말을 남긴 채 소형 우주선을 타고 홀연히 사라져버리는 미스터리한 소녀. 그 소녀의 이름은 ‘쥬라 마리나’. 이때 안드로메다로 떠나는 은하철도999는 탑승 시간을 알리고, 열차 출발 시간이 임박해 쥬라의 뒤를 따르지 못하고 열차에 오르고 만 철이와 메텔은 차장을 설득해 소형 우주선을 추적하기로 하고…
소행성 벨트를 지나 목성과 출동을 피해 숨막히는 추격을 시작한다! 철이와 일행은 사고로 추락하는 쥬라를 따라 유로파 행성에 도착하게 되고… 결국, 철이는 신비소녀 쥬라의 정체를 밝히고 그 소녀를 구할 수 있을 것인가?
