Die kleine Lokomotive Thomas hat bereits einige spannende Abenteuer erlebt. Doch als der dreiste Rennwagen Ace Thomas zu einer Reise um die ganze Welt herausfordert, könnte das das bisher größte Erlebnis für die Dampflok sein. Mehr als 8.000 Kilometer quer über alle fünf Kontinente und durch Wüsten, Dschungel und Regenbogenberge gilt es zu bewältigen, damit Thomas die erste Dampflok werden kann, der dieses mutige Unterfangen gelingt. Unterwegs erlebt Thomas zahlreiche Abenteuer und trifft neue Freunde, darunter die Dampflok Nia aus Kenia. Gemeinsam können die Freunde jede noch so brenzlige Situation wie schwierige Bergpassagen und wilde Tiere bewältigen und stellen schließlich fest: Die Erlebnisse auf der Reise sind viel wichtiger, als möglichst schnell am Ziel anzukommen.