物語の始まりは8年前の雪の夜……、北海道の雪原で天海夫妻は謎のメカライオンから赤ん坊を託される。その赤ん坊こそは人類存亡の鍵を握る存在であったのだ。

そして2005年、東京湾の埋め立て地に突然、出現した巨大ロボットが、新宿新都心を目指して侵攻を開始する。その事件に巻き込まれた子供たちのなかの一人こそ、天海夫妻に育てられ、天海　護と名付けられた赤ん坊の成長した姿だったのだ。

新宿新都心へと侵攻を続ける巨大ロボットに対して秘密防衛組織ＧＧＧの機動隊長・獅子王 凱 と、メカライオン・ギャレオンが出動した。ＧＧＧの格納庫で眠り続けていたギャレオンは、まるで護の危機に反応するように覚醒したのである。

獅子王 凱 とギャレオンはフュージョンし、メカノイド・ガイガーとなってEI-02と名付けられた巨大ロボットに立ち向かう。ガイガーはさらにガオーマシンとファイナルフュージョンして重機動メカノイド・ガオガイガーとなりEI-02を撃破。その中心核を取り出し破壊しようとするガオガイガーだが、それを制止する者がいた。それは光り輝く姿となった護であった。

2年前……、若き天才宇宙飛行士であった獅子王 凱 は､地球外知的生命体認定1号＝EI-01との接触で瀕死の重傷を負いサイボーグとなった。そして現在……ガオガイガーが破壊しようとしたEI-02の中心核は、護の不思議な力によって、人間の姿に人間に戻された。中心核＝ゾンダーメタルは人間にとりつき、そのトラウマを利用してゾンダーロボ化させてしまうのだ。

平和は戻ったものの、市街の受けた被害は甚大で、フュージョンプログラムが未完成の状態で戦った、凱とガオガイガーのダメージも大きかった。両親の待つ家に帰った護も、自分の未知の能力にただ戸惑うだけだった。

そんな時、悪玉プロレスラーを素体としたEI-03が出現する。いまだ調整が完全ではない凱とガオガイガーだったが出撃し、ファイナルフュージョンを妨害されながらもEI-03の撃退に成功する。ゾンダーメタルを手にしたガオガイガーの前に、またも護が現れた。

ＧＧＧ……それは2年前のEI-01襲来の際に、凱を救ったギャレオンによる警告を機に日本政府が設立した秘密防衛組織である。護に不思議な親しみを感じさせるギャレオンは、彼をＧＧＧベイタワー基地へ連れてくる。しかし、どんな検査にも関わらず、護の不思議な力の仕組みは解明されることはなかった。だが、基地内でサイボーグ体の機能不全に苦しむ凱と出会った護は、凱のＧストーンと共鳴し、その能力で凱を救うのだった。

そしてEI-04が人口密集地に出現した。市街地に被害が及ぶため、存分に戦えず苦戦するガオガイガー、ＧＧＧは開発されたばかりのハイパーツール・ディバイディングドライバーを投入。空間湾曲で作り出したバトルフィールドでEI-04を撃破する。

I-04の素体が街へ逃亡してしまった。護が「ゾンダー」と呼んだ逃亡者を必死に捜索するＧＧＧだったが、その行方はようとして知れなかった。その頃、護の父親である天海　勇の勤める宇宙開発公団ではスペースシャトル打ち上げ準備を進めていた。護はシャトルに迫る危機を感じとるが、証拠はどこにもない。結局、シャトルの打ち上げは行われるが、やはりそこにはゾンダーが潜んでいた。だが、ＧＧＧはシャトルの操縦士に凱を送り込んでいたのだ。シャトルと融合してゾンダーロボEI-05となるゾンダー。だが、シャトルから放り出されながらも、凱はファイナルフュージョンして立ち向かい、これを撃破する。

半年前に誕生したふたつのAI……彼らはＧＧＧの隊員たちによって教育され、2体のビークルマシンに搭載されることになった。その名は氷竜と炎竜。だが、ＧSライドの制御か上手くいかないため、ビークルロボ形態にシステムチェンジすることができない。そんな時、プリマーダが誕生させたゾンターロポEI-06が街を破壊し始めた。レスキュー任務に出動する氷竜と炎竜。そして、ガイガーの危機に感情を高ぶらせた護に氷竜と炎竜のＧSライドが反応し、システムチェンジに成功する。氷竜、炎竜の援護を受けたガオガイガーは、連携プレイによってゾンダーロボを撃破する。

氷竜と炎竜はAIの同調率＝シンパレートが上がらないため、シンメトリカルドッキングを実行できない。鹿島臨海工業地帯にゾンダーロボEI-07が現れたのだが、氷竜と炎竜は喧嘩をしたまま出撃してしまう。そして作戦を指揮するペンチノンの目的は、EI-07が倒された際に、その内部にため込んだガソリンの誘爆にガオガイガーを巻き込むことであった。敵の作戦に気づきながらも、後に引けず必殺技ヘル・アンド・ヘブンを繰り出すガオガイガー。その危機を目前にして、氷竜と炎竜のシンパレートは100％まで上昇、シンメトリカルドッキングに成功し超竜神となる。EI-07の爆発の衝撃は、超竜神が使用したハイパーツール・イレイザーヘッドにより消去され、ガオガイガーは救われるのだった。

ゾンダリアンは地球を機界昇華するために、ゾンダーメタルを使って、地球人のゾンダー化を続けていた。その犠牲者が巻き起こした事件がまたも発生する。深夜に現れる謎の黒い300系の新幹線が、電磁波をまき散らしながら暴走し、付近に被害をもたらしているというのだ。ＧＧＧはミラーコーティングで電磁波対策をとった氷竜と炎竜、そして凱の運転するライナーガオーによって捕獲作戦を実行する。2体と1人の連携により作戦は成功したかに思えたが、300系新幹線はゾンダーロボEI-08になってしまう。EI-08のまき散らす電磁波にＧＧＧ機動部隊はディバイディングドライバーとイレイザーヘッド、ふたつのハイパーツールの連携で対抗し、EI-08を見事に撃破する。

ある日、関東地方から太陽が消えた。空中に広範囲にわたり雲のような巨大なゾンダーロボEI-09が出現したのだ。EI-09は破壊よりも自分自身の成長を目的としているらしい。それは何故？

華が乗った数納の気球もゾンダーの中に捉えられ、護は心を痛める。EI-09が内部に大量の酸素を貯め込んでいるため、うかつに攻撃できずにいたＧＧＧもついに作戦を開始した。エンジンをOFFにしたステルスガオーとガイガーによって人質を救出した後、ディバイディングドライバーで敵を墜落させ、爆発のショックはイレイザーヘッドで消去しようというのだ。作戦は無事成功するが、作戦遂行中に凱はゾンダー内部で奇妙な物体を目撃するのだった。

ゾンダーヘの対応が後手に回っていたＧＧＧだが、ついに対策を完成させた。ゾンダーが発生させる特殊な素粒子ZOを感知するZセンサーを開発したのである。同時期、街には謎の暴走バイクが出没しはじめていた。これをゾンダーではないかと睨んだ火麻たちは、Zセンサーを持って調査に向かう。Zセンサーによりゾンダーを発見し、追いつめていく火麻たちだが、ゾンダーは大量のバイクに紛れ込んでいるため特定する事ができない。出動したＧＧＧ機動部隊も捕獲に協力しようとするが、無数のバイクが融合しゾンダーロボEI-10となる。分離と合体を繰り返すEI-10に苦戦するガオガイガーだったが、護の探知能力によって敵の本体を見抜き、これを撃破するのであった。

最新型の深海探査艇の進水式にゾンダーが現れた。しかも、探査艇と融合したゾンダーロボEI-11の内部に護と華が囚われてしまったのだ。ＧＧＧ機動部隊はＧＧＧ諜報部と合同で救出作戦を開始する。まず多次元諜報潜水艦から潜行艇マリン1が発進するが、深度6千メートルで水圧に耐えきれずに圧壊してしまう。しかし、その中に潜んでいたガオガイガーは、ディバイディングドライバーで湾曲空間フィールドをつくり、深海への追跡を続行する。深海において湾曲空間フィールドの消滅する30分間がタイムリミットなのだ。ついに深海1万メートルでEI-11を撃破するが、タイムリミットを越えてしまう。しかし、護の未知の力が働き、全員無事に救出されるのだった。

獅子王　麗雄博士はスワンとともに、かつての教え子であった野崎のもとを訪ねる。野崎は東苫小牧に建設された巨大粒子加速器イゾルデの実験主任であったのだ。だが、すでにゾンダー化されてしまっていた野崎によって二人は捕らえられてしまう。二人を密かに護衛していたボルフォッグの連絡により、事態を知ったＧＧＧは機動部隊を現地へ急行させる。東西南北のゲートから侵入する凱、氷竜、炎竜、ボルフォッグ。彼らの前に、ついに機界四天王が姿を現す。巨大粒子加速器イゾルデはその高エネルギーを利用したゾンダーメタルプラントにされていたのだ。ガオガイガーはイゾルデを融合し現れたゾンダーロボEI-12を撃破し、ゾンダーの重要拠点を破壊する。

ＧＧＧはイゾルデで入手に成功した完全なゾンダーメタルの研究を続けていた。勇者たちはＧストーンの力によって守られているが、普通の機械ならなんでも融合してしまうゾンダーメタル。人間をゾンダーロボに変えてしまうのが、このゾンダーメタルなのである。さらなる戦いに備えて、ガオガイガーは超竜神と模擬戦を行い、凱とボルフォッグは敵味方の戦力を分析する。一方、明日の攻防に備えるのはゾンダリアンも同じであった。四天王たちは緑の髪の少年護を狙うピッツァ、ペンチノンと、カインの遺産であるギャレオンを狙うポロネズ、プリマーダに分かれ、作戦を練るのだった。

2年前……、地球に飛来した宇宙メカライオン・ギャレオンは凱にＧストーンを与え、その命を救った。そして、その内部のブラックボックスからは数々の超テクノロジーが発見され、人類はエクストラ・インテリジェンス＝EI迎撃の準備を整えたのであった。そのギャレオンを標的と狙うのが、四天王のポロネズである。

ポロネズは、沖縄の海洋遊園地ウォーターポリスで遊ぶ護を狙う。駆けつけたギャレオンは捕らえられ、ゾンダーロボEI-13に激しい攻撃を受ける。その危機を救ったのは、護を護衛していたＧＧＧ諜報部のボルフォッグだ。駆けつけた凱もガオガイガーにファイナルフュージョンし、EI-13は倒される。

ピッツァは夢を見ていた。かつて三つの太陽の下、赤い大地での戦いに敗れ、彷徨っていた過去を……。そこで彼はペンチノンに出会い、ゾンダリアンとなったのだ。そのピッツァは不思議な力を持つ護を、まず排除しようと考えていた。米軍兵士をゾンダー化して、電磁波を撹乱する霧に覆われた渓谷に護を誘い込み、地球の兵器を操って襲撃する計画である。電磁波を攪乱する霧のため、通信も不能でＧＧＧも護の危機に気づかない。秘密裏に護の護衛をしていたボルフォッグは数々の特殊能力を駆使して護を守り抜き、ビッグボルフォッグとなって正体を現したゾンダーロボEI-14に立ち向かう。強力な火力に苦戦するビッグボルフォッグだったが、駆けつけたガオガイガーによってEI-14は撃破される。

ＧＧＧ基地のコンピュータシステムを作り上げた天才・猿頭寺耕助。彼と開発主任の座を争って敗れた犬吠崎がゾンダー化して、ＧＧＧベイタワー基地のコンピュータに侵入した。そのため、メンテナンス中だった凱や氷竜、炎竜はダメージを受け、さらに主動力炉が暴走させられてしまう。基地の主動力炉の爆発という絶対の危機に際し、ボルフォッグから避難することを勧められる護だったが、自分だけ安全な場所に逃げることを良しとできず、ボルフォッグと共にゾンダーを倒すことを決意。ＧＧＧ特別隊員として命令しボルフォッグと共に基地内に侵入する。彼らと猿頭寺の活躍で犬吠埼は多次元諜報潜水艦のコンピュータに仕掛けられたトラップにより基地のコンピュータから排除される。最後のあがきでガオガイガーの予備パーツを融合した犬吠崎はゾンダーロボEI-15となった。しかし、対するガオガイガーは合体プログラムを破壊されており、ガイガーとガオーマシンは合体できない。そこで、火麻、麗雄、牛山が各ガオーマシンに乗り込み、危険なファイナルフュージョンマニュアルが実行された。皆の活躍でEI-15は撃破されたが、必殺技ヘル・アンド・ヘブンの影響で凱のサイボーグ体は異常をきたしていたのだった……。

度重なるゾンダーとの戦いに必殺技ヘル・アンド・ヘブンを使いすぎた凱のサイボーグ体はボロボロになっていた。その頃、有名大学や予備校が正午に爆破されるという事件が連続して発生する。ＧＧＧではそれが巨大な列車砲による長距離からの砲撃であることをつきとめた。そして砲撃から東大を守り抜いた超竜神の捨て身の活躍により砲撃位置を割り出すことに成功したＧＧＧは、ギャレオンとガオーマシンを隠密ルートで送り出す。傷をおして出撃した凱は、ゾンダーロボEI-16の目前でファイナルフュージョン。ディバイディングドライバーで砲撃の威力を相殺するという戦法を採り、肉弾戦でEI-16を撃破する。

ハイパーツール・ディバイディングドライバーの使用には恐るべき危険が秘められており、敵味方の双方がそのことに気づいていた。プリマーダがそれを利用する作戦として、大阪にゾンダーロボEI-17を出現させる。ディバイディングドライバーで空間湾曲フィールドを作ると、身体に負担をかけながらもヘル・アンド・ヘブンでEI-17を倒す凱。だが、その瞬間に湾曲空間ポッドが出現、ガオガイガーを包み込んだ。脱出不能の状態に陥るガオガイガー。このまま空間湾曲フィールドが収斂すれば、ガオガイガーもろとも大阪中が消滅してしまう。この危機に、アメリカにいる獅子王　雷牙博士が作ったプライヤーズが駆けつける。プライヤーズはフュージョンしてハイパーツール・ディメンジョンプライヤーとなりガオガイガーとツールコネクト。空間修復能力により空間の裂け目をふさぐことに成功する。

ヘル・アンド・ヘブンを使い続けたことにより、凱のサイボーグ体に蓄積されたダメージは限界に達しつつあった。ＧＧＧは新たなガオガイガーの戦力として、Ｇツールの開発を急ぐ。そんなある日、宇宙開発公団に異常事態が発生した。職員たちがおかしな言動とともに施設の破壊活動を開始したのだ。さらに公団に居合わせた命までもが凱を殺そうとしてしまう。すべてはマイクロサイズのゾンダーが引き起こしていたのだ。ＧＧＧはマイクロゾンダーの支配から人々を解放するが、集合体となったゾンダーロボEI-18が現れる。ガオガイガーにファイナルフュージョンした凱は禁じられていたヘル・アンド・ヘブンを使うが、それこそがピッツァの狙いであったのだ……。

ピッツァの罠にはまり、ダミーのゾンダーメタルを直撃したガオガイガーは、ヘル・アンド・ヘブンのエネルギーを起爆剤として出現したグランド・ノヴァに呑み込まれてしまっていた。地上の太陽とも言うべき高エネルギー体グランド・ノヴァ……その正体はかつてガオガイガーの活躍により失われたイゾルデに代わるゾンダーメタルプラントであったのだ。ＧＧＧは総力をあげてガオガイガー救出作戦を開始、同時に護とボルフォッグは消えたEI-18のゾンダーメタルの行方を探す。超竜神がその全身をボロボロにしながらもガオガイガーの救出に成功、ボルフォッグもゾンダーメタルを守るピッツァに奇襲をかける。そして、グランド・ノヴァを消滅させるため、ついにＧツール・ゴルディオンハンマーの発動承認が下された。物質を光に変換してしまうゴルディオンハンマーの威力でグランド・ノヴァは消滅、しかし、その反動に耐えきれずガオガイガーの機体もダメージを受けてしまうのだった。

Ｇツール・ゴルディオンハンマーは想像を絶ずる威力によって、ガオガイガーの機体にも深刻なダメージを与えていた。ＧＧＧでは急ピッチで改修作業が行われている。一方、不思議な力で数々の作戦を妨害してきた護を排除しようと考えたペンチノンは、護の小学校を外界から切り離した上で、ゾンダーに護を襲わせる。閉鎖空間となった学校で子供たちだけの戦いが続く。彼らの頑張りがきっかけでボルフォッグが閉鎖空間のトリックを見抜き、ＧＧＧが出動した。捕らえられた子供たちを救いつつ、いまだ改修作業の終わらぬゴルディオンハンマーを使用するため、ＧＧＧ機動部隊の勇者ロボットたちは絶妙の連係プレイでゾンダーロボEI-19に挑む。ディメンジョンプライヤーをショックアブソーバーとしてゴルディオンハンマーをふるい、見事にEI-19を撃破する。

ガオガイガーのボディに負担を掛けることなくゴルディオンハンマーを使用するために改修が進められていた。ゴルディオンハンマーの反動に耐えられる強力な右腕となる新たな勇者ロボの開発である。その頃、重力制御を実現させた天才科学者・平田昭子がゾンダー化されてしまう。誕生したゾンダーロボEI-20は重力異常による高重力を引き起こしながらＧＧＧベイタワー秘密基地のあるＧアイランドヘ接近してくる。救助活動に当たっていた氷竜、炎竜も強力な高重力によって封じ込められてしまった。だが、EI-20の起こす高重力をものともせずに出撃する勇者ロボがいた。完成したばかりのゴルディーマーグである。ゴルディーマーグは高重力に耐えて突進し、EI-20の重力制御部を破壊する｡そしてゴルディーはガオガイガーとツールコネクト、強力な右腕を得たガオガイガーは、新必殺枝ハンマーヘル・アンド・ヘブンでゾンダーロボEI-20を倒す。

米軍基地のイベントにゾンダーロボEI-21が現れた。爆撃機と融合したゾンダーロボEI-21は、自在に空中を飛びまわる。しかも、その中にはミリタリーマニアのあやめと、彼女に連れてこられた華が閉じこめられているのだ。激しい空爆で攻撃されても、ＧＧＧ機動部隊は二人を人質に取られているため攻撃ができない。勝手に先行したゴルディーマーグがゾンダーに飛び移るものの振り落とされてしまう。ガオガイガーもブロウクンマグナムを破壊され、すべての必殺技が封じられてしまうのだった。そんな時、あやめと華が自力で脱出に成功。機能を停止したと思われたゴルディーマーグも持ち前の頑丈さで無事だったため、ガオガイガーは必殺技ヘル・アンド・ヘブンでゾンダーロボEI-21に勝利する。

アメリカNASAでは、新型ロボットの実験が行われていた。宇宙空間における実験は成功し、開発主任の獅子王雷牙博士は日本に向かうことになる。だが、潜水艦による秘密裏の輸送の途上、暴風雨のために輸送コンテナが海中に沈んでしまう。直ちにコンテナは引き上げられたが、コンテナ内部の新型ロボットは消えてしまっていた……。脱出した新型のコスモロボ・マイクは、自力でＧアイランドに上陸、いつの間にか護と仲良くなってしまう。そして暴風雨を引き起こしていたゾンダーロボEI-22がＧアイランドに接近してくる。果敢に立ち向かうマイクだが、あっけなく一瞬でやられてしまい、出撃したガオガイガーとゴルディーマーグがゾンダーロボEI-22を倒すのだった。

新型ロボットのマイクは陽気で人なつこい性格で、ＧＧＧの勇者ロボたちとも、すぐにうち解けていく。マイクの前で語られる勇者ロボたちのこれまでの活躍とその特殊能力。マイクは自分のダメロボットぶりに落ち込むが、実は彼には重大な秘密があった。深夜、マイクはＧＧＧのデータベースにアクセスし、戦闘記録を密かにコピーしていくのだった。ある日、遊園地のパレードを楽しむ凱や護の前にマイクが現れた。護たちと仲良くなっていくマイクに、苦笑する凱だったが、その時ピッツァが攻撃をしかけてくる。ピンチに見舞われる護だが、突然現れた謎のロボット（ブームロボに変形したマイク）によって救われる。護はその正体に気づいた様子だが……。

マイクの謎も解明されぬまま、獅子王雷牙博士たちはアメリカヘ帰国することになった。だが、護たちと別れたくないマイクは、輸送機から抜け出して戻ってきてしまう。そんな時、またもやゾンダーロボEI-23とEI-24が現れた。ＧＧＧ機動部隊の勇者ロボたちは、ゾンダーの超音波攻撃によって"人間の血液"に匹敵するＧリキッドを蒸発させられ苦戦する。大河が奥の手である弾丸Xの使用を決心しかけた時、勇敢にもマイクが突撃した。だがゾンダーロボにかなうはずもなく、あっさりとやられてしまう。しかし、マイクはシステムチェンジでブームロボ形態となって、護たちとＧＧＧの危機を救うのだった。

度重なる作戦失敗とプラントを破壊されたことによって、ゾンダリアンに残されたゾンダーメタルはあと一つとなっていた。パスダーはポロネズとプリマ一ダに新たな計画を指示し、ピッツァとペンチノンは共同でＧＧＧの目をそらす陽動作戦を実行した。父親を海で失ったトオル少年がゾンダー化され、護の同級生たちを次々と並列空間に呑み込んでいく。ボルフォッグの機転から手がかりを得たガオガイガーと護はディメンジョンプライヤーで並列空間に侵入、同級生たちを助け出し、ゾンダーロボEI-25を倒すことに成功する。その純粋な心からかトオル少年は護の浄解を受けることもなく元の姿に戻れた。事件は解決したが、結果としてゾンダリアンの陽動作戦は成功、ポロネズとプリマーダの暗躍からＧＧＧの目を逸らすことに成功したのだった……。

すべてのゾンダーメタルを失ったゾンダリアンは、ついに最終計画を実行する。ポロネズとプリマーダは、自らゾンダーロボEI-28とEI-29となり、東京中心部を複合バリア・コントラフォールで封印してしまう。遠足中の護たちもコントラフォール内に取り残され、一千万人の都民とともに人質にされてしまう。この未曾有の危機にＧＧＧは全戦力を投入した突入作戦を敢行。だが、ピッツァとペンチノンもゾンダーロボEI-26とEI-27となってこれを迎え撃つ。各ハイパーツールの連続使用で4層構造のコントラフォールを次々と撃破した勇者ロボたちは、ついにガオガイガーをコントラフォール内部へ送り込むことに成功する！

コントラフォール内部へ突入したガオガイガーが目撃したのは、首都全域がゾンダーメタルプラントと化した光景であった。ポロネズとプリマーダを攻撃し、コントラフォールを消滅させることに成功するガオガイガー。ついに機界四天王と勇者ロボたちの壮絶な決戦が開始された。ペンチノンを道連れに光の中へ消えていくボルフォッグ。空への想いを込めてピッツァを倒すガオガイガー。満身創痍となってポロネズとプリマーダを止める超竜神。だが、ついにゾンダーメタルは完成してしまう。このままでは都民すべてがゾンダーロボとなってしまう!?　その時、ついに封印を解かれたマイクのディスクXが発動した!!

マイクのディスクXがソリタリーウェーブを放つことにより、ゾンダーメタルだけがうち砕かれていく。東京は救われたかのように思えた、だがそれは、新たなる恐怖の幕開けに過ぎなかったのだ。地下に降りていった護はパスダーに捕らえられ、護を救おうとギャレオンと凱も地下に突入する。だが、凱の前には生きていたピッツァが立ちはだかり、最後の決戦を挑んでくる。決着のつかぬままパスダーの前にたどリ着く凱。だが、凱と戦ううちにかつて持っていた戦士の誇りを取り戻したピッツァはパスダーの攻撃から凱をかばって倒れていった。そして、ついにパスダーは凱にとって因縁の敵EI-01として正体を現すのだった!!

ついに正体を現したパスダー＝EI-01との最終決戦が始まった。東京中のエネルギーを取り込み、宇宙へと脱出しようとするEI-01、それを阻むべく勇者ロボたちは総攻撃をかけるが、逆にＧSライドのエネルギーを対消滅させられてしまう。力尽きる寸前の凱の言葉に、大河長官は弾丸Xの使用を決意した。弾丸Xとは、Ｇストーンに封印されている高エネルギー集積体を爆発的に解放する最終兵器である。限界を越えたパワーを発揮して勇者ロボたちはEI-01を倒す。しかし、それは勇者ロボたちにとって命と引き替えの力だったのだ。……だが、護の涙が流れた時、奇跡が起こった！

ゾンダリアンとの戦いは終わり、地球には平和が戻った。しかし、新たなる敵が迫りつつあったのだ。凱と命が束の間の平和に心を癒していた時、巨大な物体が飛来し、ＧＧＧベイタワー基地に攻撃を開始した。その圧倒的な攻撃にガオガイガーは翻弄され、ついにベイタワー基地も破壊されてしまう。打ちのめされ倒れたガオガイガーの目前に謎の超弩級戦艦が現れる。その白い戦艦ジェイアークは巨大ロボット・キングジェイダーに変型し、敵をやすやすと打ち破る。そして、キングジェイダーの中から、赤い光を放つ護の同級生、戒道幾巳が現れる！

護が目撃したのは、キングジェイダーの中から現れた戒道が、謎の敵のコアを浄解し、いずこかへ去っていく驚くべき光景であった。そこへ、今度は巨大な全域双胴補修艦アマテラスが現れた。ガオガイガーを収容したアマテラスの艦内で、凱と護は新たなる敵・機界31原種の襲来を知らされ、衛星軌道上に建設されたオービットベースにおいて、生きていた命たちとの再開を果たす。新たに国連直属となった新生ＧＧＧ、その最初の作戦は地球に襲来する機界31原種の迎撃である。13機に及ぶマイク部隊が出撃するが、苦戦を強いられる。そこへ白い戦艦が現れ、なんとか敵の殲滅に成功する。がしかし、肝心の原種核を分解する事が出来ず28個の原種の地球への侵入を許してしまった。

ＧＧＧオービットベースの新機能やディメンジョンフリートを見学する護たち。一方、地球に落下した28個の原種核の行方はいまだにわからずにいた。秘密防衛組織だったＧＧＧの存在は一般に公表され、戦いは全地球規模になっていく。そんな頃、地球に戻った護の前に戒道が現れ、ジェイアークの内部へと導いた。そこでは、かつての強敵ピッツァがソルダートJに姿を変えてジェイアークを指揮していたのだった。原種の反応を感じ取った戒道は､ジェイアークで北極海に向かい、そこで巨脚原種ZX-04が海中石油採掘プラントを占拠している現場に遭遇する。しかし、原種の攻撃を受け、ジェイアークは氷点下の海中深く沈んでいった……。

戒道たちの目的は、原種核を浄解すると現れるゾンダークリスタルを集めることだった。アルマとして覚醒した戒道の「君の記憶は封印されている」という言葉に動揺する護。一方、ガオガイガーは巨脚原種ZX-04との戦闘に苦しめられていた。ついにガオガイガーも危機に陥り、空にはバン・アレン帯消失の兆しであるオーロラが現れる。そこへ、復活したボルフォッグ、氷竜、炎竜、ゴルディーマーグが駆けつけた。ウルテクエンジンでパワーアップした最強の勇者ロボ軍団は力を合わせて、ついに巨脚原種を倒す。だが、護に浄解できなかった原種核は、ジェイアークに持ち去られてしまうのであった。

新型ビークルロボ、風龍と雷龍のAIを指導するため、氷竜と炎竜は凱、獅子王　麗雄博士とともに中国へと出発した。しかし、時を同じく中国で甦った脊椎原種ZX-05が万里の長城に融合し出現する。氷竜と炎竜は戦闘に突入するが、そこへ現れた風龍と雷龍が戦闘を優先した結果、多数の観光客が脊椎原種ZX-05に連れ去られてしまう。開発者のヤン博士によって、軍事用に教育された風龍・雷龍と、人命優先に教育されている氷竜・炎竜は衝突する。一方、原種核を浄解することができず落ち込んでいた護も、ボルフォッグに励まされ、中国へと向かう。やがて、さらわれた観光客たちがゾンダー化して、脊椎原種とともに現れた。氷竜・炎竜たちは現場へ急行するが……。

万里の長城と融合した脊椎原種ZX-05は､地中のマントルエネルギーを吸収し､オービットベースを攻撃するために、その先端を遙かに成層圏まで延ばしていた。勇者ロボたちはこれを阻止すべく二手に分かれ、ガオガイガーは宇宙から脊椎原種ZX-05に、氷竜たちは地上からゾンダーロボに戦いを挑む。苦戦しつつもガオガイガーは脊椎原種の本体を破壊するが、地中に逃げた原種核は、またしてもキングジェイダーに奪われてしまう。一方､地上ではゾンダー化された人々を救うべく超竜神が奮闘していた。その姿に心を動かされた風龍と雷龍は、ついにシンメトリカルドッキングに成功、撃龍神となって人々を救うのだった。

氷竜と炎竜の影響を受け、風龍と雷龍の中にも勇者の心が育ちつつあった。そのことを理解したヤン博士は喜んで二体をＧＧＧに転属させる。新たな力を得たＧＧＧは、謎のひとつを解明すべく、ある実験を試みる。それは大河長官が天海夫妻から託されたＧストーンのペンダントを護に与え、ギャレオンのブラックボックスと接触させようというものだ。しかし、その実験ではなにも起こることもなく新たな情報を得ることはできなかった。落胆する護が、ひとりでギャレオンに向かい合った時、護の脳裏に三つの太陽を持つ星のビジョンが広がる。

シャトルと融合することで衛星軌道上への進出に成功した頭脳原種ZX-06は、宇宙空間にアステロイドベルトと直結するESウィンドウを出現させる。アステロイドベルトの無数の小惑星を召喚し、隕石群として地球へ落下させようというのだ。必死に隕石群を撃墜するＧＧＧ機動部隊。戦いの中、頭脳原種ZX-06はガオガイガーとファイナルフュージョンした凱に精神攻撃をしかけるが、謎の少女がこれを救った。危機を脱したガオガイガーがZX-06を倒し、カインから新たな力を解放された護は、ついに原種核の浄解に成功した。しかし、ESウィンドウから出現しようとしていた超巨大隕石を押し戻して、超竜神はESウィンドウの向こうへと消えてしまうのだった……。

機界31原種の中でも最強の力を持つ7体の原種が活動を開始した。7隻の各国軍艦と融合し、原種艦隊となってオービットベースを包囲してきたのだ。原種たちの狙いは、ＧＧＧの有する原種核の奪取とＧＧＧの殲滅。そしてギャレオンとキングジェイダーの抹殺であった。原種たちはそれぞれの特殊能力を駆使して、オービットベースへと侵入する。激戦の最中、宇宙空間に放り出された凱を救ったのは、またしても謎の少女だった。戦線復帰し原種に立ち向かう凱の前に現れたのは、腕原種との因縁浅からぬソルダートJ。ソルダートJと腕原種は激戦を繰り広げるが、ついにメインオーダールームは7原種に占拠されてしまう。

護が放つＧパワーに圧倒された原種たちは、メインオーダールームから退却する。そして、捕らわれた華たちの存在を感知した護は、ギャレオンとともに救出に向かった。だが、そこには腸原種が待ちかまえており戒道も現れる。腸原種の言葉から、護は自分が地球人ではなく、カインの息子ラティオである事実を知ってしまう。そして戒道幾巳もまた、護を元に作られた生体兵器アルマだったのだ。地球での育ての母と融合した腸原種を前に、動揺する戒道は腸原種に捕らわれてしまう。一方、オービットベースのゾンダーメタルプラント化に失敗した原種たちは、ふたたび戦艦に融合した。ＧＧＧは艦隊戦で反撃すべく出撃する。

原種艦隊に対して、ＧＧＧはディビジョンフリートで艦隊戦を挑む。戒道を人質に取られているソルダートJも、超弩級戦艦ジェイアークでこれを援護する。激しい戦闘の中、ジェイライダーが肝臓原種を倒し、護がこれを浄解する。再生能力を失った残りの原種たちは融合して、巨大な合体原種となった。六種類の能力の集中攻撃に苦戦するガオガイガー。しかし、三人の謎の少女からヒントをえた凱は、ガトリングドライバーで歪めた空間を重カレンズとして利用し、ソリタリーウェーブを集中させて合体原種を倒す。戒道も救出されるが、回収された原種核の中に腸原種と腕原種の姿はなかった。

巨大隕石をESウィンドウの彼方へと押し戻し姿を消した超竜神が、6500万年前の地層から発掘された。機体こそ劣化していたが、眠り続けてはいるものの、そのAIとＧSライドは未知のエネルギーに守られており無事であった。その頃、ゾンダークリスタルをめぐって対立していたガオガイガーとキングジェイダーは共に原種の罠に落ちて動きがとれなくなってしまう。風龍と雷龍がエジプトに現れた腕原種の迎撃のために出撃するが、今度は腸原種がメキシコに出現する。ガオガイガーが動けない今、風龍と雷龍は無理を承知で二手に分かれ、単身で原種たちに戦いを挑む。護は風龍と雷龍の危機を、眠ったままの超竜神に訴える。その時、奇跡は起こった！

護の光り輝く浄解モードの姿を目撃してしまった華は、悩んだ末に「あなたは宇宙人なの？」と問いかけてしまう。返答に困りショックを受ける護。そのころ、テレピ局のプロデューサーがゾンダー化し、世界中の電波を撹乱し始めていた。出撃するＧＧＧ機動部隊だが、人質と電波攻撃の前に苦戦を強いられる。思い悩んでいた護は、両親の励ましで自ら戦いの場へ向かうことを決意する。護の力を借りてゾンダーロボEI-74を倒すガオガイガー。そして、自分が宇宙人である真実を打ち明けた護を、華もありのままに受け入れるのだった。だが、原種の最終作戦はすでに始まっていたのだった……。

クリスマスの夜、護は両親たちに見送られて宇宙へと旅立った。ゾンダーロボEI-74は時間稼ぎの陽動で、原種たちは木星で最終計画を発動させていたのだ。ジェイダーも木星圏で捕らわれたため、戒道はジェイアークでＧＧＧに合流した。すべての地球人類のため、ＧＧＧはジェイアークとともに火星へと旅立つ。だが、木星では原種が罠をしかけて待ちかまえていた。クラインスペースに封印されてしまうＧＧＧ艦隊。だが、ＧＧＧ艦隊とジェイアークの共同作戦で閉じこめられていたジェイダーを説出させることに成功する。キングジェイダーの活躍によりＧＧＧ艦隊も解放されるが、翼原種の攻撃により獅子王麗雄博士は木星圏に命を散らしてしまう……。

獅子王　麗雄博士はザ・パワーの力で精神生合体となり、かつて木星圏で命を落とした妻の絆と再会する。そして激戦は続く……。しかも、麗雄を追ったガオガイガーは木星に墜落していく。意識を失いかけた凱に呼びかけたのは、ギャレオンの中に保存されていたカインの人格コピーであった。カインは自分が護の実の父親であることを語り、ガイにすべてを託す。ザ・パワーの力を借りて復活するガオガイガー。他の勇者ロボたちもザ・パワーの力で原種たちを圧倒していく。しかし、勇者ロボたちの勝利を目前にして、原種たちもまたザ・パワーの力でクリスタルからの再生を果たす。そして、ついに全原種融合体Zマスターが出現した……。

Zマスターの巨大な力の前にディビジョンフリートのスサノオとイザナギが撃沈され、マイク部隊も13世を残し全滅してしまう。だが、エネルギーの流れを分析していた命が、木星からZマスターにザ・パワーの力が流れ込むポイントを発見した。ザ・パワーの流れに乗って、ジェイアークとともにZマスター内部へと突入する勇者ロボたち。だが、そこには再生した31原種たちが待ち受けていた。傷つきながらも中枢の心臓原種のもとへたどりつく勇者ロボたち。その援護を受けて、心臓原種の中心部に侵入したキングジェイダーは、滅びの力でもあるザ・パワーを暴走させる。内側から崩壊していくZマスター。そして勇者たちは生還した。

すべてのゾンダークリスタルを合体させたマスタープログラムは、護によって浄解され、全宇宙のゾンダーは活動を停止した。Zマスターとの決戦でジェイアークを失ったＧＧＧ艦隊は三ヶ月の航行を経て地球に帰還する。ゾンダーとの戦いはすべて終わったかに思われ人々は安息の時を味わっていた。だが、異変はオービットベース内部で発生する。突然、命が異形の存在に姿を変えオービットベースのエネルギーを吸収しはじめたのだ。凱は苦渋の選択で命を隔離するが、機界新種となった命は地球に降下し、ゾヌーダロボと化してしまう。このまま地球は物質昇華されてしまうのか!?

約3年前のEI-01落下時に、機界種子を植え付けられていた命は、機界新種ゾヌーダヘと変貌してしまった。ゾヌーダは地球を機界昇華さえ超越する物質昇華へ導くべく、地球へ降下したのだ。そして、オービットベースはエネルギーを失い、満足に稼働することもできずにいる。ＧＧＧ隊員たちは人力で勇者たちのAIとＧSライドをガオーマシンに搭載し、再突入軌道を算出、地球に降下させることに成功する。地上では護とギャレオンがゾヌーダロボに立ち向かっていたが、強大なゾヌ−ダの力の前に苦戦していた。そこへ、凱とガオーマシンが駆けつけた。勇者ロボのAIを搭載したガオーマシンとファイナルフュージョンし最強勇者ロボ軍団の力を集結させたガオガイガーとなる凱。だが、最強モードのガオガイガーにとってもゾヌーダロボを打ち破ることは難しい。ついには楯となった護の身体が吹き飛ばされてしまう。ガオガイガーは全身を打ち砕かれながらも、ゾヌーダから核をえぐり出す。たが、浄解能力を持つ護が倒れた今、命を救うことはできない。凱が命への想いを込めて浄解の呪文を口にした時、奇跡は起こった。護が甦り、命がもとの姿に戻り、凱は生機融合体＝エヴォリュダーとなったのである。生きていた仲間たちとカナヤゴとカーペンターズが街を救い、今度こそ本当に平和が訪れた。護は地球以外の星も救うべく、ギャレオンとともに旅立っていくのであった……。