世界征服を企むドクターヘルは、あしゅら男爵に機械獣を操るバードスの杖と海底要塞サルードを与え、邪魔者の天才科学者・兜博士の抹殺を命じた。あしゅら男爵はお手伝いのルミから、博士が別荘に滞在していることを聞き出す。博士の孫・甲児が駆けつけた時は既に遅く、別荘はあしゅら男爵によって爆破されていた。瀕死の重傷を負った兜博士は、ドクターヘルに立ち向かうために建造した秘密兵器・マジンガーＺを甲児に託す。

ドクターヘルは兜博士の創設した光子力研究所を奪取するため、機械獣ダブラスＭ２とガラダＫ７にマジンガーＺの破壊を命じた。甲児が操縦に慣れていないにも関わらず、迎え撃ったマジンガーは想像以上の強さを発揮する。二体の機械獣を返り討ちにすると、弓弦之助博士の娘・さやかの操縦する巨大ロボット・アフロダイＡを助けて帰投を果たしたのだった。だが、ホッと一息ついたのも束の間、ドクターヘルは新たな動きを見せていた。

甲児とシローの兄弟は、光子力研究所の近くに引っ越してきた。さやかに憧れるボスたちとも知り合い、富士市の生活にも慣れてきた頃、バードス島ではドクターヘルが怒り狂っていた。地下帝国に二度の敗北は許されない。ドクターヘルは雪辱を期し、機械獣・グロマゼンＲ９を出撃させる。甲児は未だマジンガーＺの操縦に慣れていないうえ、練習中に負傷していた。グロマゼンＲ９接近の報せを受け、さやかがアフロダイＡに乗り込んで出撃するが…。

機械獣・ガイアＱが出現。海底要塞サルードによって研究所の近くに運ばれてきたガイアＱは、迎え撃つアフロダイＡを簡単に倒してしまう。ウルトラマグネチックパワーという、敵の動きを全て封じてしまう力を備えた機械獣だったのだ。マジンガーＺすらガイアＱの攻撃には手も足も出ず、ウルトラマグネチックパワーで操られるままサルードに運ばれてしまう。囚われの身となったマジンガーＺと甲児の運命は…？

あしゅら男爵の甲児暗殺作戦が失敗に終わって間もなく、富士山麓に偽マジンガーＺが現れた。甲児がマジンガーＺの機密を売ったとデマを流すあしゅら男爵に、身に覚えのない甲児は激怒し、偽マジンガーＺを追い回す。実はこの偽マジンガーＺ、機械獣・キングダンＸ10の作り出した幻だった。一連の騒動は、マジンガーＺのエネルギーを消耗させ、あらかじめ準備しておいた地雷原に誘い込むための巧妙な作戦だったのだ。

町で暴れる機械獣・ザイラを倒すためにマジンガーＺが出撃。ところがその頃、別の機械獣・ダンチェルが富士山麓にかかった霧に隠れて、守備の手薄になった光子力研究所に忍び寄っていた。マジンガーＺはザイラのために釘付けにされ、研究所に戻ることが出来ない。さやかがアフロダイＡで出撃して必死に守るが、液体酸素を武器とするダンチェルは手強く、防衛チームも歯が立たない。このまま敗北してしまうのかと思われた、その時…。

機械獣・オゾネスＢ３は街を破壊するだけ破壊すると、戦わずして姿を消した。あしゅら男爵は変装して荒れ果てた町に現れると、災難の元凶は光子力研究所であると人々を扇動して弓教授を襲わせる。査問委員会も研究所の閉鎖を要求。理性を失った群衆は甲児の家に押し寄せ、さやかまであきらめて研究所を放棄しようとする。戦う意味を見失った甲児は家に閉じ籠もったまま、機械獣が再び現れても出撃しようとしない…。

光子力研究所では、アフロダイＡを強化改造するべきか否かを話し合う会議が行われていた。結局、改造計画は多数決によって却下されてしまう。その頃、町では謎の放火事件が続発していた。ボスは、公園のアブドラ大魔神像が怪光線を発射して火を放つのを目撃。大魔神像は機械獣・アブドラＵ６だったのだ。ボスの報告を聞いたさやかは、アフロダイＡの存在感を知らしめて改造計画を実現させるため、一人で出撃してアブドラＵ６に挑む。

弓教授が科学会議に出席して留守にしている間、のっそり、もりもり、せわしの３博士が共同で所長代理を務めることになった。ドクターヘルは３博士に催眠術をかけると、マジンガーＺをあらかじめ格納庫より出させておき、研究所の近くにミサイルを撃ち込む。ミサイルの弾頭には機械獣・ディモスＦ３が隠れていた。ディモスＦ３は分散と復元を繰り返しながらマジンガーＺの破壊を試み、甲児はなかなかパイルダーオンすることが出来ない。

あしゅら男爵がシローを誘拐。命を助けて欲しければマジンガーＺを放棄せよと要求してくる。独自に捜査網を敷いた甲児たちは海底要塞サルードの位置を突き止めるが、シローを人質に取られている限り手出しはできない。さやかの前には機械獣・ダイアンＮ４が現れ、空飛ぶ腕を使って襲いかかってくる。連絡を受けた甲児はホバーパイルダーに乗り込んで戦おうとするが、あしゅら男爵によってマジンガーＺと分離させられてしまう。

あしゅら男爵は旧日本陸軍の開発した決戦兵器を復活させ、建設中の前線基地に備え付けようとしていた。実現せずに終わった本土決戦用の巨砲ガレンと、強力なマグダム火薬だ。不穏な動きを察知した甲児はマジンガーＺに乗り込み、鉄仮面軍団から逃れたさやかの案内で現場に向かう。機械獣・ブライトンＪ２を繰り出して迎え撃つあしゅら男爵。偵察によってガレン砲の存在を知った甲児たちは、破壊するためにある作戦を立てる。

ドクターヘルがあしゅら男爵に使用を許した巨人製造銃は、便利な兵器だが未完成で、あと一度しか使うことが出来なかった。あしゅら男爵は甲児の友人・純一に目を付け、彼の作った小型ロボット・バイコングを奪い、巨人製造銃で巨大化させてバイコングＯ９と命名した。純一の願いも空しく、バイコングＯ９はあしゅら男爵の命令に従って破壊の限りを尽くす。たまりかねた純一は、バイコングには弱点があることを甲児に教える。

異様な物体が海岸に上陸したとの連絡が入った。アフロダイＡが調査に赴くものの、途中で行方がわからなくなってしまう。しばらく後、ボスたちがひとりでに転がる雪玉を発見する。その雪玉の中に隠れていたゴロンゴＳ２こそ、異様な物体に偽装して上陸した地下帝国の機械獣だった。甲児は鉄仮面軍団に包囲されて足止めを食っていたが、何とか逃れて研究所にたどり着くと、マジンガーＺに乗り込んでゴロンゴＳ２に戦いを挑む。

ズバ抜けた強さを誇る機械獣・スパルタンＫ５は、怒りを忘れてしまったために自ら戦おうとしなかった。腹を立てたドクターヘルはスパルタンＫ５を破壊しようとするが、あしゅら男爵は試しに戦いの場に出してみる。ただ眠っているだけのスパルタンＫ５に安心したシローたちは、調子に乗って体の上に登り、歌えや踊れやの大騒ぎを始める。するとスパルタンＫ５は目を覚まして暴れ始める。屈辱を受けて怒りの心を思い出したのだ！

あしゅら男爵は人工的に起こした津波に乗じて、機械獣・チグルＥ７を上陸させた。マジンガーＺが迎撃に向かった隙に、もう一体の機械獣・ゴリアスＷ３が光子力研究所を襲撃する。チグルＥ７をロケットパンチで退け、急ぎ研究所へ戻るマジンガーＺ。ゴリアスＷ３との戦いも優位に勧めるが、電磁ムチ攻撃を受けて武器が使えなくなってしまう。勢いづくゴリアスＷ３に、マジンガーＺは素手だけを武器に立ち向かってゆく。

甲児の見た恐ろしい夢が正夢になろうとしていた。あしゅら男爵が甲児を暗殺するために、鉄仮面軍団を送り込んできたのだ。一方、プライドの高いドクターヘルは暗殺という手段を潔しとせず、機械獣・バルカンＰ５で正面から攻撃を仕掛けてくる。バルカンＰ５は、ホバーパイルダーを誘き寄せてボンド弾を命中させる。身動きの出来なくなった甲児を焼き尽くしてしまおうと、鉄仮面軍団が火炎放射の準備を整える！

多発する原因不明の地盤沈下によって、街やコンビナートが次々に破壊されていた。事態を憂慮する弓博士のもとに、研究所長の地位を譲らなければ地盤沈下は全国に広がるという、ドクターヘルからの警告が届く。一般の人々に被害が及ぶことを懸念する弓博士は、要求に従ってジャパニウムを引き渡すことを決意。だが、博士があしゅら男爵に引き渡した品は、のっそり博士が密かにすり替えた偽物だった。

海底機械獣・グロッサムＸ２が、航行する船舶を巨大なハサミで次々と沈め始めた。被害に遭った乗客の中には、光子力研究所の招待で日本に向かっていた科学者・ゴードン博士とその妻子もいた。助けられたゴードン博士は、死んでいった人々の霊をなぐさめるため、マジンガーＺが海中でも自由に動けるように強化しようと娘のリサと共に改造を始める。光子力ロケットの噴射装置を、両脚に取り付けようというのだ。

さすがのドクターヘルも、海中を自由に移動出来るようになったマジンガーＺが脅威であることは認めざるを得なかった。海がだめなら空と、彼はあしゅら男爵に空飛ぶ機械獣・デビラーＸ１を与える。デビラーＸ１はホバーパイルダーを撃ち落とし、光子力研究所に襲いかかる。マジンガーＺに飛行能力を与えることは可能だが、改造するための時間が足りない。甲児はどうすれば今ある武器でデビラーＸ１を倒すことが出来るか、懸命に頭を絞る。

いじめられっ子の転校生・ミツオは、機械獣・ストロンガーＴ４の実験を目撃してしまったためにあしゅら男爵に捕らわれてしまう。世界一強い男の子にしてあげるとそそのかされたミツオは、機械獣の操縦を請け負っていじめっ子に復讐を開始。だが、機械獣はミツオの思うとおりには動かず、いじめっ子共々コックピットに閉じ込められる。機械獣に子供たちが乗っている限り攻撃することは出来ない。困惑する甲児の取った行動は…？