Issu d'une famille pauvre, Giovanni travaille dur après l'école et doit s'occuper seul de sa mère malade. Le jour de la fête du Centaure célébrée dans son village, le jeune garçon se retrouve soudain assis dans un train traversant la Voie lactée avec Campanella, un de ses camarades de classe. Est-ce un rêve ? La réalité ? Un merveilleux voyage céleste débute alors, permettant aux deux amis de rencontrer des personnages étonnants et de découvrir des lieux tous plus fantastiques les uns que les autres... Jusqu'où ce train va-t-il les mener ?