炎柱・炼狱杏寿郎接获了新的任务。那便是前往已经有超过四十人下落不明的「无限列车」现场进行调查。炼狱离开鬼杀队本部，踏上前往无限列车执行任务的旅程。

炭治郎等人结束在蝴蝶屋的修练，前往下个任务的地点无限列车。他们在那里与先行抵达的炼狱会合。不知如何应对过于热情的炼狱的炭治郎、害怕鬼的善逸、以及对列车感到兴奋的伊之助。在这乘载众多乘客的列车上，即将开始新的战役。

炭治郎与家人们度过了一段幸福的时光。但那是下弦之壹・魇梦让他看见的梦中世界。魇梦的目的是潜入熟睡中的炭治郎等人的无意识领域，以破坏他们的「精神核心」。究竟炭治郎等人是否有办法在精神核心被破坏之前从梦中清醒过来呢。

炭治郎察觉到自己身处梦境之中，领会了为了从梦中清醒过来必须斩断的方法后，砍下了自己的脖子。另一方面，为了破坏炭治郎等人的精神核心而潜入无意识领域的魇梦的协助者们，也因为无法达成目的开始陷入不安。

在梦中斩断自己脖子后炭治郎清醒过来，与元凶魇梦进行对峙。炭治郎因魇梦以践踏人心为乐而感到愤怒。在激斗之后，虽然炭治郎成功砍下魇梦的首级，但那却早已不是他的本体，因为魇梦已经与无限列车合而为一了。正当炭治郎面临穷途末路时，终于清醒的伊之助飞奔而来。

祢豆子、善逸、炼狱为了从魇梦手中守护乘客挺身而战。另一方面，炭治郎跟伊之助发现了与列车融合的魇梦的脖子。两人同心协力抵抗魇梦接连不断使出的血鬼术，最终斩断魇梦的脖子，无限列车也跟着脱轨翻覆。两百多人的乘客与炭治郎等人的命运究竟会...

击倒魇梦后，炭治郎等人面前出现了上弦之参・猗窝座。千钧一发之际，炼狱赶来迎战袭击遍体鳞伤的炭治郎的猗窝座。激斗的过程中，猗窝座对炼狱说了「要不要成为鬼」。虽然炼狱严正拒绝，逐渐受伤的身体也慢慢到了极限……