结束了在蝶屋中的修行的炭治郎一行人，前往了下一个任务地点——无限列车。此处据说在短时间内就有四十人以上的乘客下落不明。炭治郎携带着祢豆子，与善逸、伊之助等人，同鬼杀队最强剑士之一的炎柱炼狱杏寿郎汇合。在驶向黑暗的无限列车中，与鬼展开战斗。

本作为由TV动画《鬼灭之刃》22-26话整合而成的特别上映版。主人公炭治郎身为鬼杀队队员却依旧带着成为鬼的妹妹·祢豆子一同行动，这一违反队规的行为在柱合会议上被鬼杀队的“柱”们审判。在那田蜘蛛山负伤的炭治郎与善逸伊之助一起被带去了蝶屋，过上了一边治疗一边修行的日子。