눈보라가 몰아치던 어느 날 밤, 갑자기 나타난 우주 메카 라이온과 함께 지구에 도착한 한 아기. 아기는 따뜻한 부모 밑에서 '아마미 마모루'라는 이름으로 자라 건강한 초등학생이 되었다. 그러던 어느 날, 사회과 견학 도중 마모루의 눈앞에 거대한 괴물 로봇이 출현한다. 초등학생들이 휘말린 채 도심을 향해 나아가던 이 로봇(EI-02)을 막기 위해 비밀 방위 조직 GGG가 출동한다. GGG의 행동대장 시시오 가이는 엄청난 파괴력을 지닌 사이보그였다. 다가올 침공에 대비하고 있던 그는 마모루를 데려온 우주 메카 라이온 갈레온과 함체하여 메카노이드 가이가로 변신하고, 다시 세 대의 머신과 합체하여 슈퍼 메카노이드 가오가이가로 진화한다. 적 로봇들은 만들어질 때 존더라 불리는 인간을 흡수하는 데, 마모루는 그런 인간들을 구해낼 수 있는 신비한 힘을 지니고 있었다. GGG는 가이를 중심으로 한 용자 로봇들과 마모루의 힘으로 지구를 기계 행성으로 만들려는 적, 파스다와의 전면전을 벌이게 된다.