Der 15-jährige Charley Thompson findet, neu angekommen in der Stadt Portland, einen Job auf einer Pferderennbahn: Dort kümmert er sich um das alte Rennpferd Lean On Pete. Der Besitzer des Pferdes, der ruppige Del Montgomery, und die erfahrene Jockette Bonnie werden für den Jungen zu einer Art Ersatzeltern. Doch als Charley rausfindet, dass das ältliche Pferd geschlachtet werden soll, flüchtet er gemeinsam mit seinem neuen Freund. Die beiden begeben sich auf die Suche nach Charleys liebevoller Tante, die er seit Jahren nicht gesehen hat, und durchqueren dabei die amerikanische Landschaft.

Die Welt im Jahr 2031: Ein Versuch, die globale Erwärmung zu stoppen, ist katastrophal fehlgeschlagen und hat stattdessen die Erde in eine neue Eiszeit gestürzt. Nahezu alles Leben ist ausgelöscht und unter Eismassen begraben. Die wenigen verbliebenen Menschen fristen ein Dasein in ständiger Bewegung: Sie sitzen auf dem Snowpiercer fest, einem gewaltigen Zug, der durch eine "?heilige' Maschine gleich einem Perpetuum mobile ununterbrochen angetrieben wird. Die Insassen der Waggons leben in einer Mikrogesellschaft mit striktem Kastensystem. Die Bewohner der letzten Waggons gehören der niedrigsten Kaste an und werden dementsprechend von den oberen Kasten unterdrückt und schikaniert. Unter ihrem widerstrebenden Anführer Curtis planen sie den Aufstand gegen den gottgleichen Zugführer Wilford und seine Schergen. Doch wie hoch wird der Preis für die Freiheit sein, wenn das Schicksal der Menschheit von einer sensiblen Maschinerie abhängt?