两名强盗闯进一个火车站电报室内，强迫电报员给火车发出信号，后又将电报员捆绑起来。火车驶近后，强盗们偷偷地溜上火车。随后，强盗们逼停了火车，把车上的乘客都赶下了火车，将他们的钱财搜刮一空。得手后，四名强盗逃至草原分赃。而与此同时，一个小女孩救下了电报员，电报员随即赶到警察局报案。一批警察开始追击强盗，双方在草原上展开了猛烈火拼，最终四名强盗被一一击毙。
《火车大劫案》根据1900年发生在美国的一个真实抢劫事件改编，影片用14个场面镜头讲述了一个较为复杂的故事，是鲍特拍摄的第一部西部片。本片成为当时最受观众欢迎的影片，持续上映了十年。这部作品给美国电影带来一股新的“西部风”，西部片因此逐渐繁荣起来。