신 사이타마시에 살고 있는 하야스기 하야토. 하야토는 철도 박물관에 근무하는 아버지의 영향으로 신칸센과 전차를 좋아하는 소년이다. 어느 날 아침 하야토는 아버지가 두고 간 Shinca 카드로 철도 박물관의 지하에 존재하는 특무 기관 신칸센초진화연구소의 존재를 발견하여 들어온다. 최심부 격납고에서 신칸센 E5계를 발견한 하야토. 그러더니 느닷없이 승차문이 열리면서 올라탄 그 때 갑자기 경보 멘트가 울린다. 신칸센 E5계는 하야토의 Shinca에 반응하며 하야토를 태운 채 자동 조종으로 목적지를 향해 발차한다. 다른 차원에서 온 거대한 물체 키트럴저스가 날뛰는 모습이 가까워지고 있었고, 하야토가 아버지의 지시로 운전석에 Shinca를 터치하자 차량은 신칸센초진화연구소에서 비밀리에 개발한 인간형 로봇 신카리온 E5 하야부사로 변형된다. 일본의 안심과 안전을 지키기 위하여 하야토는 E5 하야부사와 함께 키트럴저스에 맞선다.