かつて、突如として現れた正体不明の敵・アンノウン。 「超進化鉄道開発機構」通称「ERDA（エルダ）」は、 対抗手段として新幹線が変形するロボット「シンカリオン」を開発し、脅威に備えていた。 「何かを守れる、カッコイイ人に…僕は…」 中学2年生の大成タイセイは、2年前に失踪した姉の手がかりを求めて、進開学園中等部に転入する。 その矢先、10年ぶりにアンノウンが出現。偶然にもタイセイがシンカリオン運転士として高い適性値を持つことが判明し、闘う決断を迫られることとなる。 アンノウンの正体、そして目的は何なのか…。闘いの末に見えてきた真実とは…。 少年たちの決意と成長の物語が、今、始まる―。

謎の巨大怪物体から日本の平和と安全を守るため、新幹線超進化研究所によって開発された「新幹線変形ロボ シンカリオン」。超進化研究所は新たな敵の襲来に備え、新型ロボ「シンカリオンＺ」、そして在来線から変形し「シンカリオンＺ」をパワーアップさせる新たな武装強化車両「ザイライナー」の開発を進めていた。高い適合率で「シンカリオンＺ」の運転士となった子供たちは、研究所員たちと力を合わせ、再び現れた巨大怪物体を迎え撃つ！　未知なる敵の出現－。そして2 人の少年の出会い－。シンカリオンのさらなる進化が始まる！！！

新幹線超進化研究所は「漆黒の新幹線」が生み出す巨大怪物体から日本の未来を守るため、「新幹線変形ロボ シンカリオン」を開発した。シンカリオンとの高い適合率を持つ子供たちが運転士となり、研究所員たちはたちと力を合わせて強大な敵に立ち向かう！果たして「漆黒の新幹線」の目的は…。子供たちは日本の未来を守れるのか…。チェンジ!シンカリオン!