Le film évoque la vie et les luttes de quelques-uns des 750 déportés résistants qui ont été acheminés vers Dachau, pendant deux mois, l'été 44, dans l'un des derniers trains de la mort, le train fantôme. Ce train faisait partie des derniers convois. Le plus long dans son déroulement, le plus malchanceux aussi car il devançait inexorablement l'étendard de la liberté que représentait la montée des alliés en Provence. En route vers le camp de Dachau, en Allemagne, le train fantôme a mis deux mois pour arriver à sa destination, pour un trajet qui se faisait généralement en trois jours !
Le scénariste Guy Scarpetta revient sur son envie d'écrire un documentaire traitant des résistants du "train fantôme" :
"Je n'ai cessé, depuis une quinzaine d'années, d'être hanté par cette histoire méconnue, enfouie et ignorée pendant longtemps, et aujourd'hui encore très largement évacuée de la mémoire officielle. Au point d'avoir eu envie de la ressusciter concrètement, de lui donner vie, par des mots et par des images, par des souvenirs et des témoignages. Il se trouve que mon propre grand-père, Guido Palmino, un résistant d'origine italienne opérant dans le département de l'Indre (dans la zone d'influence du maquis du Limousin dirigé par Georges Guingouin), arrêté à la fin de 1942, puis interné au camp de concentration français du Vernet, en Ariège, où le régime de Pétain avait parqué par milliers les « étrangers indésirables », a fait partie de ce convoi.
Pendant longtemps, dans ma famille, on a tout ignoré de cet épisode. Je savais que Guido était mort à Dachau, le 1er février 1945, près de deux ans avant ma naissance, mais personne n'était informé, autour de moi, de ce terrible voyage qui avait précédé son arrivée au camp. Cela ne m'est parvenu que peu à peu, presque par hasard : c'est au milieu des années 90 que j'ai appris qu'une amicale s'était créée, dans le Vaucluse, non loin de l'endroit où je passe régulièrement l'été depuis des années, vouée à faire connaître ce chapitre oublié de l'histoire de la déportation. À partir de là, tout s'est enchaîné."
Les résistants du train fantôme est à la base un roman écrit par Guy Scarpetta et paru en 2014.
"Cette histoire, dans le roman, obéissait à un principe simple : tout devait être vu à travers le regard du personnage principal, de Guido. Il y avait donc bien des éléments dont j'étais informé, mais qui ne pouvaient pas trouver leur place dans un tel récit. Autour de Guido, apparaissaient des personnages fascinants, dont la vie (d'une extraordinaire richesse) ne trouvait, sauf exception, pas place dans le livre. Des événements, aussi, essentiels, mais dont Guido ne pouvait pas avoir connaissance, et que j'avais dû par là même renoncer à intégrer dans le roman.
En somme, j'avais recueilli dans mon enquête tout un matériau non utilisé. D'où l'idée qui m'est venue d'élargir le champ. De me focaliser sur la part documentaire de cette enquête (l'histoire des résistants du Train Fantôme), mais de mettre en lumière tout le contexte historique et dramatique dans lequel cette histoire s'inscrivait. L'idée s'est imposée à moi que c'était là la matière d'un film. La rencontre avec Jorge Amat, dont j'appréciais énormément les films documentaires (sur les Brigades Internationales, sur les camps français, sur le groupe Manouchian, sur l'esprit de résistance présent chez les déportés) m'a convaincu que c'était lui le meilleur complice qui soit pour mener cela à bien."