Francis, Peter y Jack son tres hermanos que se han ido distanciando con el paso del tiempo. La muerte de su padre los reúne de nuevo y, de ese reencuentro, surge la necesidad de volver a estrechar los lazos familiares. Francis, el mayor, propone un viaje en tren por la India a bordo del Darjeeling Limited, la línea ferroviaría que recorre el país de un extremo al otro. Ya en el tren, comienzan las disputas verbales, e incluso físicas y, su comportamiento llega a tal extremo, que son obligados a bajarse del tren. A partir de entonces, abandonados a sus propios recursos, empieza para los tres un viaje que no habían previsto. 

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