日本ではギャガ・ヒューマックス等の共同配給で2000年秋に東宝洋画系で上映された。制作はフジクリエイティブコーポレーションと東北新社。主要スタッフのみフジテレビ系で放送されていた時点でのスタッフが起用されており、演出には菅野温夫、脚本・翻訳には笹本妙子と栗原とみ子が起用されている。キャストもすべて同様であった。長編次回作では、日本語版制作会社の変更に伴い声優が変更されたため、本作は戸田恵子をはじめとするフジテレビ制作時代の旧声優陣が起用された唯一の長編作品である。日本では英米と異なり公開期間を延ばす程好評であった。その後、NHKやCS放送で何度かテレビ放送された。その際の吹き替え音声も、各テレビ局毎に吹き替えが新たに製作されることは無く、劇場用音源が流用された。またカートゥーン ネットワークでは当初4:3のスタンダードサイズでの放映であったが、2014年4月26日の放送ではワイドスクリーンサイズでの放映に変更された。
2000年7月14日にイギリスとアイルランドで、2000年7月26日に米国とカナダで劇場公開された。また、2000年12月14日にオーストラリアで、2001年4月7日にニュージーランドでもリリースされた。全世界での興行収入は1970万ドル、英国の2週目時点での収入は17万ポンドであった。
本作の舞台シャイニングタイムステーションや妖精の車掌ミスター・コンダクターといった設定・世界観は、先述の米国の番組『シャイニング・タイム・ステーション』から流用したものだった為、同番組の放映実績がなかった英国では視聴者がその設定を受け入れることが難しく、また、俳優が出演するロケシーンと模型のシーンとの繋がりの違和感や難解なストーリーなどに批判が上がり、その結果イギリス・アメリカでは興行的失敗となり、本作の監督・脚本・プロデューサーの三役を務めたブリットは失敗の責任を負う形でブリット・オールクロフト社社長を辞任した。ブリットは社長を辞任後、社名をガレイン社に改め、先々の資金繰りを考慮しての身売りが画策された。何社かが候補に上がったが、最終的に2002年にアメリカ・イギリスの多国籍総合エンターテイメント会社のヒット・エンターテインメント社に買収され、その傘下になった。ブリットはクリエイティブコンサルタントとしてヒット社に残留するが、テレビシリーズ第6シリーズ製作終了後の2003年に退職した。英米版で各キャラクターに声優を割り当てる試みも、以降のテレビシリーズでは受け継がれず、2009年のフルCGアニメーション化まではナレーターの一人語り方式が続いた。
当初、マーラ・ウィルソン演じるリリーが自身の子どもにかつて経験した「魔法の線路」と喋る機関車の物語を語り聞かせるという演出が検討されていた為、ナレーターはリリーという計画であったが、最終的に本作のナレーターにはアレック・ボールドウィン演じるミスター・コンダクターが起用された。当時の原語版テレビシリーズはナレーターの一人芝居（語り）で物語が進む演出が採られていたが、本作では日本語版と同様に各キャラクターに個々の声優を起用することとなった。ブリットがロケ中に出会ったマン島のタクシードライバーをトーマス役に、テレビシリーズのナレーターを務めていたマイケル・アンジェリスをジェームス及びパーシー役に起用したが、ロサンゼルスでの試写会においてキャラクターに対して声が老けていると批判が上がり、最終的にトーマス役にはカナダ人俳優のエドワード・グレン、ジェームス役には女優のスーザン・ローマン、パーシー役には声優のリンダ・バランタインが起用された。トーマス役のオーディションは、ユアン・マクレガーやボブ・ホスキンスも受けていた。
俳優を使用したロケシーンはトロント、オンタリオ州、ペンシルベニア州とイギリスのマン島で、機関車キャラクターなどの模型シーンはカナダで撮影が行われた。模型の機関車に乗車する俳優を撮影する際はクロマキーが使用され、デジタル合成により映像が製作された。本作の舞台の1つであるシャイニングタイムステーションはマン島のCastletown railway stationを改装したものであった。視覚効果は『スター・ウォーズ エピソード5/帝国の逆襲』等にも関わったビル・ニールが手掛け、出演俳優の衣装デザインはルイス・M・セキュエラが手掛けた。
1980年代後半、ブリット・オールクロフトは『きかんしゃトーマス』の米国進出を目論み、ビジネスの拡大と同時に米国において『きかんしゃトーマス』を放映する為の枠を獲得する狙いとして幼児向け番組『シャイニング・タイム・ステーション』をPBS向けに企画、製作した。同番組は1989年に放映が開始されるとジェミニ賞を獲得するなど高い評価や人気を得ることに成功し、1994年にブリットは『シャイニング・タイム・ステーション』と『きかんしゃトーマス』を主体とした劇場映画作品の製作を画策する。その後ブリットはパラマウント映画の副会長であったバリー・ロンドンとタッグを組み、本作の製作が開始された。テレビシリーズの撮影でも使用されるイギリスの撮影所「シェパートンスタジオ」及び米国で撮影を行うことを前提に製作計画が進み、1996年頃にブリットが脚本を書き上げ、公開時期は1997年と発表された。ところがその後バリーがパラマウント社を退職したことで本作の計画は棚上げとなる。1998年にブリットはマン島映画委員会がマン島での映画撮影者に対し税制優遇制度を設けていることを知り、同時にバリーがデスティネーション・フィルムズの会長に就任したことからデスティネーション社が本作の幹事制作会社となり、計画が再始動した。
カタールは、入札を確保することにおいて、カタールのサッカー界のトップだったモハメド・ビン・ハマムの役割の下、ワールドカップの入札によって、大きくなるプレッシャーに直面していた。カタール誘致委員会の担当者は、カタール側から何人かのアフリカ役員に対して、150万ドルを支払われたと語っている。しかし、この主張は後で撤回した。2014年3月に、かつての北中米カリブ海サッカー連盟会長であるジャック・ウォーナーと、その家族がカタールの会社からおよそ200万ドルを支払われたことが明らかにされた際、多くの疑惑が明らかになった。FBIはカタールの入札と、ワーナーとの関係を調査している。FIFAの主要なスポンサーであるソニー、アディダス、Visa、コカコーラの4社は、FIFAに対し調査することを求めた。「サンデー・タイムズ」は数百万の秘密書類の情報に基づいた、贈収賄について報じた。FIFA副会長ジム・ボイスは、「汚職疑惑が証明されるならば、彼が、新しい開催地を見つけるために再投票をサポートするであろう」と述べている。しかし、そうした主張にもかかわらず、カタール側は、汚職疑惑が、妬みによって動かされていることを強く主張し、そのような国でワールドカップを望んでいない人々によって疑っている。カタールが、ワールドカップを保持するその努力の一方で、敬意を得ていなく、2014年6月のドイツのメディアに、カタール航空のCEOであるアクバル・アル・ベーカーはインタビューに応じ、カタールの族長が厳密に非寛容政策によって買収と贈収賄を禁じると述べている。