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表参道の美容室で働くカリスマ美容師の萱島直哉（山田裕貴）は、ある人物に会うべきかどうか迷いながら電車に乗車しようとしていた。 同じ頃、高校の体育教師・畑野紗枝（上白石萌歌）は、通勤途中の駅ホームにいた。視線の先には、密かに思いを寄せる消防士・白浜優斗（赤楚衛二）の姿が。優斗もまた、ある複雑な思いを抱えながら電車を待っていた。

自分たちが電車ごと30年後の未来へ飛ばされてしまったと知った直哉（山田裕貴）たちは、極限状態を皆で乗り切るため、紗枝（上白石萌歌）の提案で各々の持ち物を出し合い、平等に再分配することに。しかし優斗（赤楚衛二）が食料と水を集め始めた矢先、大量の飲み物が入ったカートを誰かが持ち去った痕跡が見つかる。犯人は誰なのかと疑心暗鬼に陥る佳代子（松雪泰子）、残り少ないモバイルバッテリーの電池を取り合い衝突する玲奈（古川琴音）と米澤（藤原丈一郎）、樹海の中から水源を見つけようと動き出す直哉と優斗、そして植物から水を作り出そうとする加藤（井之脇海）……。各々が生きるために必死でもがく中、ある人物が思わぬ暴走を始める。

直哉（山田裕貴）たちが水源を見つけて飲み水が確保できたことで、乗客たちに少しの希望が見えたかに思われた矢先、直哉が大切にしてきた美容師道具のハサミが入ったバッグが田中（杉本哲太）によって持ち去られる事態が発生する。問い詰めると田中は、帽子を被った怪しい人物を目撃し、護身用としてハサミを持ち出したのだと言う。そんな田中の言い分を信じられず、バッグを紛失されたことにいら立つ直哉。一方、優斗（赤楚衛二）たちは食料を調達しに向かうが突如、紗枝（上白石萌歌）の身にある異変が生じて…。さらに、佳代子（松雪泰子）はここで生きていく希望を失いかけていて…。乗客たちに更なる試練が襲い掛かる…！

森を探索していた加藤（井之脇海）が何者かによって刃物で刺される緊急事態が発生！犯人と思われるキャップ帽を被った人物は、すぐさま現場から逃走してしまう。加藤の命を救うため、乗客の持ち物の中から傷口の処置に使えそうなものを集める直哉（山田裕貴）や紗枝（上白石萌歌）、加藤が残したメモを元に森から薬草を調達してくる米澤（藤原丈一郎）たち。さらに医師志望の和真（日向亘）も加わり、乗客たちが一丸となって懸命な処置を行なっていた。しかしそんな中、優斗（赤楚衛二）はふと、火災現場で先輩隊員に怪我を負わせてしまった自身の辛い過去を思い出してしまい…。

自分たちの「5号車」と同時に未来に飛ばされた「6号車」の人々と遭遇した直哉（山田裕貴）、優斗（赤楚衛二）、紗枝（上白石萌歌）。IT企業の社長で6号車のリーダー的存在だという山本（萩原聖人）、工務店に勤める植村（ウエンツ瑛士）らの案内で彼らの居住場所を訪れると、そこにはなんと調理場やトイレに風呂、おまけに個室まで整えられた充実の暮らしが！　元の世界に戻るため、5号車の乗客たちとも協力し合いたいと提案するが山本たちを簡単には信用できない直哉たち。しかし、山本の口からどうして未来の世界がこうなったのか、そして元の世界に戻る手掛かりとなる衝撃の事実が次々と告げられて…。そんな矢先、紗枝は優斗に好きな人がいると知ってしまい…。直哉、優斗、紗枝、3人の関係も動き始める。

紗枝（上白石萌歌）と玲奈（古川琴音）は樹海を歩く中で、死体が埋められているのを見つけてしまう。唖然とする2人の前に6号車乗客の矢島（鈴之助）らが現れ2人を捕まえようとするも、紗枝だけが逃げ遅れてしまう。逃げてきた玲奈から事情を聞いた5号車の面々は、米澤（藤原丈一郎）の先導で護身用の武器を作ることに。加藤（井之脇海）を刺し、紗枝を危険な目に遭わせている6号車の人々を、5号車の一同は敵と見なしつつあるのだった。 一方紗枝を探して6号車へ辿り着いた直哉（山田裕貴）と優斗（赤楚衛二）は、乗り込んだ車内である衝撃的な光景を目撃し、山本（萩原聖人）を問い詰める。すると山本は、タイムワープ当日に起こった“事件”について語り始めて…。

治安が悪化した6号車から5号車への移住希望者が現れはじめる中、優斗（赤楚衛二）たちは、2026年に地球を激変させた大災害の経緯が書かれた航海日誌と、佳代子（松雪泰子）らが持ち帰ってきた光る不思議な石に、元の時代に戻るヒントがないかと思案していた。そんな矢先、玲奈（古川琴音）と明石（宮崎秋人）が、温水が出る川辺を見つける。しかしそこは6号車が領土を主張する場所で、5号車の面々は立ち入ることができない。そこで優斗と紗枝（上白石萌歌）が6号車へ交渉に向かおうとするが、紗枝の優斗への気持ちを知る直哉（山田裕貴）が2人を遮り、交渉役を買って出る。さらに、元の時代に戻れると信じていない直哉は6号車に移住すると言い出して･･･。

嵐の中、5号車のトンネル内に突如謎の黒い歪みが出現した！　これは元の世界につながるワームホールなのか？　飛び込むべきか？　危険はないのか？　優斗（赤楚衛二）たちがたじろいでいる間に、その歪みは消滅してしまう。しかし、一縷の希望を見出した一同は、再び歪みを出現させるため、物理学教授・蓮見（間宮祥太朗）のタイムワープに関する研究内容をもとに、加藤（井之脇海）の先導で過去に戻る糸口を探ることに。しかし玲奈（古川琴音）をはじめ、お腹に子どもを宿す小春（片岡凜）も危険を冒して過去に戻ることに消極的。乗客たちはそれぞれ複雑な思いを抱えていた。 一方、紗枝（上白石萌歌）への気持ちに戸惑いを覚える直哉（山田裕貴）。優斗もそれに気付きつつある中、直哉が思わぬ決断を。 そして、再び歪みが現れて…。衝撃のクライマックスへ！！

再びワームホールを出現させ、なんとか過去へ戻ることに成功した乗客たち。しかしたどり着いたのは元いた2023年ではなく、地球環境が激変する半年ほど前の2026年5月の東京だった！　元いた世界から3年後ではあるものの家族との再会を喜ぶ優斗（赤楚衛二）や紗枝（上白石萌歌）たち、成長した我が子を抱きしめる佳代子（松雪泰子）…皆が思い思いに過去へ戻った実感を味わう中、直哉（山田裕貴）もまた、気にかけていた弟・達哉（池田優斗）との再会を果たす。 やがて元の生活へと戻り、未来で見てきたこと、まもなく地球に起こる出来事について必死に訴える乗客たち。しかし警察や政府は彼らの証言を本気にしないばかりか、植村（ウエンツ瑛士）らの勝手な行動もあり、乗客たちは周囲からの好奇の目に晒されてしまう。ただ、加藤（井之脇海）が未来から持ち帰った隕石を手にした蓮見（間宮祥太朗）だけは、何かに気づき…。そんな折、直哉の体にはある重大な異変が起こっていて…。

事実ではないことがネット上で拡散され、苦境に立たされる５号車の元乗客たち。原因不明の手の震えに苦しむ直哉（山田裕貴）や、あらぬ誹謗中傷で休職を余儀なくされた優斗（赤楚衛二）もまた、「こんな世界、もう終わればいい」と思うほどの絶望の淵にいた。 しかしその頃、物理学教授の蓮見（間宮祥太朗）は、地球環境を激変させる小惑星の衝突について、新たな事実をつかんだようで…。そんな中、５号車のメンバーが集まる対策会議に連れてこられた直哉。そこには久々に顔を合わせる紗枝（上白石萌歌）の姿もあった。そして一同は、意を決した米澤（藤原丈一郎）の発案で一本の動画を公開することに。するとその動画をきっかけに、事態は思わぬ方向へと動き出していく。