מולי אֵייר לוקחת (טוב, גונבת) מהספרייה הציבורית את הספר "סוד הגן הנעלם" – העותק הכי מרופט ועתיק שיש להם. אבל היא נתפסת ומקבלת עונש: עשרים שעות של עזרה בסידור עליית הגג של גברת ויוויאן דיילי, קשישה בת יותר מתשעים!
מולי אמנם רק בכיתה ו', אבל היא כבר עברה לא מעט בחייה. היא חיה במשפחת אומנה, אצל אישה שברור שאינה מחבבת אותה, ויש לה רק חבר אחד בבית הספר.
מולי מגיעה לרצות את עונשה בביתה הענקי של ויוויאן, ותוך כדי פתיחת הארגזים המאובקים והישנים שבעליית הגג, מגלות הילדה הבודדה והענייה והאישה הזקנה והעשירה שיש ביניהן הרבה יותר מן המשותף ממה שהיה ניתן לשער.
הילדה ברכבת הוא הגרסה לקוראים צעירים של רב-המכר "רכבת היתומים" מאת כריסטינה בייקר קליין, שזכה להצלחה אדירה בישראל וברחבי העולם.
הספר עוסק בפרשה אמיתית מתחילת המאה העשרים, שבמהלכה הועלו יתומים צעירים שהיגרו מאירלנד על רכבת והועמדו לאימוץ על רציפים בערים שונות ברחבי ארצות הברית.