Saison 1 (2011 / 2012)
Cullen Bohannon est à la recherche des soldats de l'Union qui ont assassiné sa famille. Sa quête vengeresse l'emmène à l'Ouest, dans la colonie itinérante appelée « Hell on Wheels » au Nebraska, qui suit la construction du premier chemin de fer transcontinental sous les ordres de l'impitoyable Thomas Durant, vice-président de l'Union Pacific Railroad. Bohannon est nommé contremaître chargé du maintien de l'ordre dans le chantier. Il rencontre Elam Ferguson, un esclave qui rêve de liberté, et les frères McGinnes, irlandais venus faire fortune par tous les moyens. Une forte animosité se développe entre Bohannon et l'homme de loi, Thor Gundersen dit « le Suédois ».
Au même moment, le campement avancé est attaqué par des indiens Cheyennes menés par Pawnee Killer. Robert Bell, cartographe et associé de Durant, est tué. Sa femme Lily s'enfuit dans les bois avant d'être sauvé par Bohannon et Joseph Black Moon, un indien désormais converti au Protestantisme. Au chantier, la jeune femme tente de négocier un arrangement financier avec Durant avant de lui céder les précieuses cartes qui pourraient permettre au chemin de fer de progresser vers les Rocheuses. Joseph s'allie avec le révérend Cole pour essayer de parlementer avec son ancienne tribu. Le sénateur de l'Illinois tente également de négocier un accord de paix, mais les indiens refusent de céder leurs terres à l'homme blanc et son « progrès ». Alors que Bohannon recherche toujours activement les meurtriers de sa famille, la bataille avec les Cheyennes est inévitable. Lors d'une sortie en foret ; il vient en aide à la jeune femme au cheveux blond de l'ouest, Lily Bell...
Saison 2 (2012 / 2013)
Après s'être enfuit du chemin de fer Cullen Bohannan fait parti d'une bande de hors la loi ; ils braquent les trains qui acheminent la paye des ouvriers du chemin. Il se fit capturer et encouru la peine de mort pour ces crimes. Bohannon, gracié par Durant revient à Hell on Wheels qui progresse en territoire Sioux. Alors que Gundersen et le révérend Cole sèment la zizanie entre les indiens hostiles et les hommes du chantier, Lily Bell, devenue la maîtresse de Durant, cherche à prendre sa place...
Saison 3 (2013 / 2014)
Cullen Bohannon convainc les actionnaires de l'Union Pacific Railroad de reprendre la tête des opérations après l'incarcération de Durant. Le chantier progresse de nouveau vers la côte Ouest, mais doit inévitablement passer sur les terres d'une ferme de mormon qui refuse de partir. Au même moment, Louise Ellison, une journaliste de New York, débarque pour raconter le quotidien des travailleurs; et un ennemi que tout le monde croyait mort refait surface...
Saison 4 (2014 / 2015)
Cullen Bohannon et Elam Ferguson sont considérés comme étant morts depuis des mois. Le chantier avance toujours vers la côte Ouest malgré les difficultés topographiques et larrivée de nouveaux ennemis pour Thomas Durant. Bohannon est en réalité toujours retenu captif à Fort Smith avec sa nouvelle épouse, Naomi. La communauté est sous la coupe de Thor Gundersen, « le Suédois », qui usurpe l'identité d'un père mormon...
Saison 5 (2015 / 2016)
Cullen Bohannon travaille désormais pour la Central Pacific qui avance vers Promontory Summit avec une centaine de migrants chinois pour main d'oeuvre. Parmi eux, Tao et son jeune fils Fong ont fui la Chine pour un meilleur avenir aux États-Unis. Bohannon recherche toujours son épouse Naomi et leur fils, disparus depuis des mois. Au même moment, Thomas Durant compte bien rattraper son retard avec l'Union Pacific; et « le Suédois » complote dans l'ombre...
