静岡の小さな港町の網元の次男・神勝平は大型バイクにまたがり、香月真吾一派と喧嘩を繰り広げていた。パトカーで警察に追われ逃げる勝平の前に突然、地球征服を目論む異星人ガイゾックのメカ・ブースト、ドミラが現れる。驚愕する香月と彼等の親衛隊アキ、ミチをなんとか逃がした勝平は、海上で先祖の宝を捜す家族のもとへと向うが海上の作業場は既に破壊されていた。 　必死で家族を探しドミラと戦う勝平の前に彼の家族達が探し当てた、海底深くに隠されていた先祖の宝、巨大宇宙船ビアルI世が姿を現す。 　茫然とする勝平の頭の中に祖父・兵左衛門の声が響く。 「走れ、勝平、シュート・インだ」 　訳も判らぬまま戦闘機ザンバードに搭乗する勝平。初めて見る計器、初めての戦い。しかし、操縦法を睡眠学習によって会得していた勝平は、ザンバードを人型ロボット、ザンボ・エースに変形させ、ドミラと戦うのだった。

兵左衛門の指示で勝平たちは海上に停泊中のビアルI世への引越しをするが、母の花江は漁に出ている勝平の父、源五郎の帰りを待つと引っ越しに反対して家に帰ってしまう。 　アキとミチを連れ廃車置場でザンボ・エースの操縦訓練をしていた勝平は、隕石が富士山の方へ落下していくのを見て、調査のため富士裾野の落下地点へと向かった。 　ザンバードで現地に着いた勝平はメカ・ブースト、ジドビラーに襲われ、ザンボ・エースに変形し戦うが、窮地に陥ってしまう。 　そんな勝平の危機を救ったのは、勝平の従兄弟、神江宇宙太の操るザンブルだった。しかし、全く息が合わない二人はお互いを罵るばかり。そこにザンベースに乗ったもうひとりの従姉妹、神北恵子が駆けつける。

香月は神社での剣道の奉納試合で勝平を倒そうと執念を燃やし、仲間達と稽古に励んでいた。 　ビアルI世に帰還した勝平、恵子、宇宙太だが、勝平は二人と組んで戦うことを嫌がり、勝手にザンバードに乗って奉納試合の会場に向かう。 　そんなとき、新たなメカ・ブースト、ガビダンが現れ、怪光線で城や観光客をガラス化して暴れ回り、偵察に出た恵子と宇宙太は遭遇したガビダン相手に苦戦を強いられる。 　慣れぬ二人の戦い振りを見ていられない勝平は試合を投げ出しザンボ・エースに乗り込み駆けつけるも、相変わらず連携して戦えない３人だが、なんとか勝平の攻撃がガビダンを捉える。しかし、ザンボ・マグナムで倒れたはずのガビダンは変形して再び３人に襲い掛った。火に包まれるザンベース、ザンブル。 　一太郎は三機合体による巨大ロボットへの合体を突き止め、「ザンボット３で戦うしかない」と告げるが、勝平は兄、一太郎の指示を拒むも、窮地に至り、勝平はようやく合体することを承諾。 　「ザンボット・コンビネーション、イン！」 　三機は、巨大ロボット・ザンボット３に合体しガビダンに立ち向かう。

ビアルI世に合流するビアルII世、III世。そこに新たなメカ・ブースト、ドヨズラーが現われ、勝平達はザンボット３で迎え撃つが、ドヨズラーは勝平の家や町を破壊し地中に逃げ込む。 　町の人々を救おうと、地上に降りた勝平だが、町に襲いかかった災難の元凶は神ファミリーにあると思っている住民たちに石を投げられる。 　香月が町の住民に吹聴したと睨んだ勝平は、香月の家のある灯台に向う。しかし、そこも崩壊しており、勝平は地割れに落ちそうになっている香月の妹、かおるを保護する。 　同じ頃、香月はビアルI世に乗り込み、ライフルで神ファミリーを脅していた。駆けつけた勝平たちは香月からライフルを取り上げ、神ファミリーの秘密を打ち明ける。神ファミリーの先祖達は、ガイゾックに故郷ビアル星を追われ、150年前の江戸時代地球に降り立った異星人で、「神ファミリーが出て行ってもガイゾックは地球を滅ぼすだろう」と語る兵左衛門の言葉を、香月は信じることが出来なかった。

脚本 鈴木良武(五武冬史名義) 演出/コンテ 貞光紳也 作画 富沢和雄、金田伊功、鍋島修、飯島正勝 實際為金田伊功一人原畫，鍋島修和飯島正勝負責動畫，富沢和雄修正。 ガイゾックの攻撃によって破壊された町から避難キャンプに向う人々が港に集まっていた。勝平は、ザンボ・エースを使って、避難船に救援物資を届ける手助けをしていたが、メカ・ブーストの襲撃は神ファミリーが呼び込んだのだと考える香月に物資をこわされ、町の住民達からも懐疑の眼で見られる。 　海上を走る避難船をキラーザ・ブッチャーの命で襲うメカ・ブースト、ガルンゲ。出撃する恵子、宇宙太と合流して戦う勝平。しかし、ザンボット３の攻撃は、変形したガルンゲの強固な装甲にことごとく撥ね返されてしまう。ザンボット３の攻撃が効かないと言う解析結果に危機感を抱くが、兵左衛門が変形途中の翼の付け根に弱点を見つけ、ガルンゲを上空に誘い出す勝平達。だが、その最中、ガルンゲの攻撃が避難船の補給基地になるはずの会津港を破壊、避難民達はザンボット３とガルンゲの戦いに巻き込まれてしまう。

遠洋漁業に出ていた勝平の父、源五郎が半年ぶりに帰ってきた。焼津に帰港する父の船、第四竜神丸をメカ・ブースト、エレギンが襲う。迎撃に出た勝平はザンバードに搭載されたトレンブル・ホーンでメカ・ブーストを後退させる。 　父達を港に送り届ける勝平だったが、そこに待っていたのは敵意を剥き出しにする人々と香月だった。源五郎を人質に神ファミリーの日本からの退去を迫る人々。そこへ再びエレギンが出現。逃げ惑う人々の混乱に乗じて源五郎を助け出そうとする勝平だったが、源五郎はエレギンを迎撃しろと勝平を怒鳴りつけた。 　エレギンと戦う勝平達。しかし、決定的なダメージを与えることができない。必死でエレギンの弱点を探る一同。 　一方、捕えられた源五郎は必死に香月を説得し、少しずつ香月の心を開いてゆく。

アキとミチの避難先、四日市の避難民を襲うメカ・ブースト、クモガニラ。二人を助けようと一人出撃する勝平は、廃墟となった町で負傷したミチを発見。恵子にキング・ビアルに搬送を依頼、一緒にいたアキもキング・ビアルに連れて行こうとする勝平だが、アキは今の勝平は好きではないと、両親を捜すために瓦礫の中へと戻って行く。 　勝平と宇宙太はクモガニラを相手に戦うも、ザンボット３に合体できないで苦戦していた。 　ミチをキング・ビアルに送り届けた恵子が、争乱の原因である神ファミリーの基地、キング・ビアルの破壊を目論む香月達に捕らわれ出撃できないでいたからだ。 　仲間を引き連れた香月は次々に艦内を壊し、ついにはミチの病室へと乗り込む。銃を手に花江を脅す香月。ショックを受けた花江は、息子の友達の母として香月の頬を叩いた。 　花江の行為で自分の過ちに気づいた香月はキング・ビアルを去り、勝平達はようやくザンボット３に合体してクモガニラと戦う。

香月達に壊されたキング・ビアルの艦内の修理を続ける神ファミリーは、復旧したレーダーで東京に向うメカ・ブーストを発見する。いつものように出撃しようとする宇宙太を、争いを嫌う母、すみ江が止める。すみ江には、地球を守るために戦わねばならぬという神一族の宿命がどうしても納得出来ないのだ。 　だが、メカ・ブースト、ガルチャックは東京を攻撃、破壊の手は宇宙太の家、神江家のすぐ傍にまで迫っていた。制止を振り切り、宇宙太は勝平、恵子と出撃する。 　自宅を守りたいと懇願するすみ江に根負けした宇宙太の父、大太は、キング・ビアルからビアルII世を切り離し、東京へと向ってしまう。 　ガルチャックと戦うザンボット３だが、あらゆるエネルギーを反射するガルチャックの体には、必殺のムーン・アタックさえもはね返され、ザンボット3は敗北。ガルチャックは撤退するも勝平たちは負傷してしまう。 　再び現れたガルチャックに、未だ倒す方法を見つけられないまま戦いを挑む勝平達。ガルチャックが神江家にまで迫るなか、宇宙太にアイディアがひらめく。

キング・ビアルの資材確保に奔走する恵子と宇宙太は、行く先々で補給を断られる。勝平も兵左衛門と約束していたはずの大滝社長に補給を頼むが、宇宙人に渡すものはないと追い返される。 　その大滝の船が、洋上に出た現れたメカ・ブースト、アモンスガーに氷づけにされてしまう。出撃した勝平達はアモンスガーを撃退し、重傷の大滝を助け出す。しかし、倒したはずのアモンスガーの残骸は水爆となってキング・ビアルに取り付いていた。兵左衛門は爆発の被害を考え、キング・ビアルを日本から遠ざけさせる。 　病室で意識を回復した大滝は資材の残った船に戻るため、無謀にも傷を押して脱出カプセルに乗り込む。しかし艦外へと出たカプセルはアモンスガーの磁力に引き付けられ、キング・ビアルの外壁にくっついてしまった。勝平は周囲の反対を押し切り、磁力の影響を受けないようパイロットスーツを脱ぎ大滝を救出。 　磁力を利用し、水爆を引き剥がすことに成功するキング・ビアルだったが、引き離された水爆は再びアモンスガーへと合体していった。

　ガイゾックとの和平交渉に向かう和平使節団の車両の前に、使節団を歓迎し迎え入れるとガイゾックの飛行要塞バンドックが現われた。バンドックへと案内される使節団の中に勝平の祖母、梅江は旧知の野崎副総理の姿を発見し喜ぶが、ガイゾックのこの行動を怪しいと睨んだ兵左衛門は、勝平達を出撃させる。 　兵左衛門の予想通り、宴の席でブッチャーは使節団を拘束。一同に風船をつけ狩りと称し自らの手でひとりひとり撃ち落としていく。 　勝平達は救出に飛び出すがガイゾックのメカ、ベルタータンクが阻まれ、その間にも使節団が次々と撃ち落とされる。最後に残った野崎もついに撃ち落とされるが、運良く川に転落することで九死に一生を得る。 　野崎を助けようとする勝平達の前で、なんとベルタータンクは合体。メカ・ ブースト、トラシッドとなって彼等の前に立ちはだかった。

　勝平は東京に居座ったバンドックに無謀とも思える突撃をかけるが、強固なバリアを突破することが出来ない。兵左衛門はバンドックの足元から噴射口伝いに内部に侵入すると言う無謀にも思える作戦を立てる。 　町を襲うメカ・ブースト、バイブロン相手に囮となって戦う勝平達のザンボット３。兵左衛門と源五郎はバンドッグへの侵入に成功しバリアのスイッチを切ることに成功。ザンボ・エースを切り離しバンドック内に侵入した勝平と源五郎、兵左衛門の３人は、ついにキラーザ・ブッチャーと対面する。 　何故、人間を殺すのかと問う兵左衛門に、ブッチャーはガイゾックの意思だとだけ答え、逃走。勝平は、ザンボ・エースで内部からバンドックを破壊しようと暴れ回った。 　支配者ガイゾックから、この不手際を責められるブッチャーは、バリアの外にいるバイブロンにビアルI世を襲わせることで、ザンボ・エースの矛先を変え、バンドックの窮地をなんとか切り抜けようとする。

　誕生日を迎えて浮かれまくるキラーザ・ブッチャー。その同じ日、恵子もまた１４歳の誕生日を迎え、信州にいる母、由美子から送られた振袖に袖を通すが、勝平と宇宙太の冷やかしに傷つきザンベースで飛び出してしまう。しかしそれは、勝平と宇宙太が、恵子を母のもとへ行かせるために考えた彼らなりの心遣いだったのだ。 　牧場の懐かしい風景を眺めながら友達と過ごした去年の誕生日を思い出す恵子。だが友達の吉雄、信一、ひろみの両親はガイゾックに殺されていた。メカ・ブースト、モグンダー出現の報せに友達が避難している松本市に単機で立ち向かい苦戦する恵子。ようやく勝平達が到着しザンボット３に合体してモグンダーを撃破する。 　恵子は破壊された松本市内で3人の友人を見つけ駆け寄るが、恵子たちがガイゾックと戦ったために家族が殺されたと誤解されていることを知り、辛さのあまり恵子は母親の許に向かう。しかし、恵子の独立心を育てたい母はビアルIII世から離れず、彼女に会おうとはしなかった。 　そんな中、撃破したはずのモグンダーが新たなメカ・ブースト、ハリンダーとして再生した知らせを受けた恵子は被災者の避難に向かう。

　ガイゾックから逃れ、下北半島へと向う香月一行の前に前にメカ・ブースト、ダボンガーと勝平のザンボ・エースが現れる。 　ダボンガーの巻き添えになりそうになった香月達のトラックを助けよう舞い降りるザンボ・エースの姿に、怯える少女チーコがいた。両親を失ったショックで口がきけなくなったチーコには、大きなロボットはみんなメカ・ブーストにみえてしまう。 　香月から、住民を巻き添えにしない戦い方をしろと叱責された勝平はチーコのような子供達をこれ以上増やしてはならぬと懸命に戦うが、結局は人々を戦いに巻き込む結果となってしまった。 　つい捨て鉢となり、戦いを放棄してザンボ・エースを降りてしまった勝平に殴り掛かる香月。そんなふたりの姿に、チーコは思わず喧嘩をやめろと叫ぶのだった。 　言葉の戻ったチーコと香月に勇気づけられ、勝平は再び戦いに赴いた。

　津軽海峡をパトロールする宇宙太の前に、北海道に上陸しようとするメカ・ブースト、カメジオンが現れる。アキとミチが北海道にいることを突き止めていた勝平は急ぎ出撃。恵子とも合流し、後退するカメジオンを追う。 　アキとミチは札幌郊外にある避難民キャンプで生活していた。退院したばかりのアキの母はタンスの整理をしていて長いぼろ布を見つけ出す。それはアキが勝平のために作ったザンボ・エース用のスカーフだった。 　突然流れるメカ・ブースト襲来のアナウンス。避難する人々をよそに、退院したばかりの母のいるアキ一家はもう逃げるのは嫌だと動こうとしない。自分達の不幸は神ファミリーのせいだと泣きながら飛び出したアキは、心配して彼女達を捜しに来た勝平に辛くあたってしまうのだった。 　再び現れたカメジオンは札幌の街を破壊していた。追って来た恵子と共に出撃する勝平。一人奮戦していた宇宙太のザンブルに代わり戦う勝平と恵子だったが、恵子のザンベースもまた被弾し戦線を離脱。残った勝平はカメジオンを避難民キャンプに近づけまいと必死に戦いながら、加勢に駆けつけたビアルI世にアキ達を救助するよう要請する。父、源五郎の説得に、ようやくビアルI世へと収容されるアキ一家。アキは自分達を守ろうとして戦う勝平の姿に涙する。

　補給に立ち寄った南の島でひとときの休養を楽しむ神ファミリー。そこに国連防衛軍から援助申し出の連絡が入る。補給船団を護衛するのは兵左衛門の国連大学校時代の同期、リー・ジェイムズ提督だった。ジェイムズは輸送船団が日本に着くまでは神ファミリーも指揮下に下るように告げる。 　輸送船団の前に現れるメカ・ブースト、デスカメル。迎撃に出る勝平達に、敵に構わず輸送船の護衛をしろと命じるジェイムズは、命令を無視して敵に攻撃を仕掛けようとする勝平達に向かい、味方であるにも関わらず攻撃を仕掛けた。予期せぬジェイムズの行動に勝平の疑念は募る。ザンボ・エースでジェイムズの戦艦に乗りつけ、理由を迫る勝平。だが、デスカメルの攻撃を受け、甲板のザンボ・エースは海に落下してしまう。 　ザンボ・エースを収容しようと海中に潜るビアルI世。そこで兵左衛門達が見たものは、援助物資を輸送する潜水艦群だった。ジェイムズの真意を理解する兵左衛門。海上の船団は囮だったのだ。海中の潜水輸送団が敵の手を逃れたことを確認し、ジェイムズはデスカメルに特攻をかける。

　仙台駅やダム、空港など、日本各地で爆発事件が相次いだ。爆発が同時刻に起きている事実に、兵左衛門は疑念を抱く。 　そんな最中、和行、きいろ、公子の３人が「地球を守る」と書き置きをし、無断で小型潜水艇を持ち出してしまった。ガイゾックの基地を探索していた潜水艇はメカ鮫に襲われ、海中に脱出した３人の前に現れたのは巨大な空母輸送艦だった。なんとそれは、ガイゾックが捕えた地球人の体内に爆弾を仕込むと言う、恐ろしい兵器『人間爆弾』を製造するための工場だったのだ。 　救助した子供が神ファミリーと知ったキラーザ・ブッチャーは３人を人質にザンボット３の引渡しを要求。だが、ザンボット３をガイゾックに渡したら地球は亡んでしまう。苦渋の選択を迫られ、弟達の命を諦めろと母親達に言う恵子と宇宙太。しかし、勝平は「あの３人を助けられないで何が地球を守るだ！」救出を宣言。兵左衛門の救出作戦の号令に、弟妹達の命を諦めていた恵子と宇宙太も嬉々として立ち上がった。空母輸送艦に乗り込み時間稼ぎする勝平。ビアルI世で駆けつけた宇宙太達は敵の隙をつき３人を救出。だが、脱出した彼らの前に、空母輸送艦を装っていた、メカ・ブースト、ブウボンがその姿を現わした。

下北半島の難民キャンプから香月組の一人、健太が脱走した。彼は施設が避難民キャンプを装ったガイゾックの施設であることを勝平に知らせに来たのだ。 　各地の爆発の原因は人間爆弾ではないかと疑っていた平左衛門は、避難民キャンプを装ったガイゾックの施設が人間爆弾を作るためのものではないかと睨む。 そこで勝平は梅江と共に変装してキャンプに潜入。香月達との合流に成功する。だが、香月組の仲間、林と浜本の背中に不気味な星の痣を見た勝平は二人に「ここに来て何かされなかったか」尋ねるが、林も浜本も昨晩連れ出されたのにその記憶が無く痣も知らないと答える。この痣が人間爆弾の印ではないかと疑う勝平。 　恵子達の攻撃で混乱するキャンプ。避難民を連れ出そうとするガイゾックの兵士から逃げ出す勝平達。そこにメカ・ブースト、ヒラヤンガーが出現。香月達と別れザンボット３で戦う勝平。だが、勝平の推測通り人間爆弾にされていた林は爆死してしまい、香月はガイゾックに捉えられてしまう。

　修理を終えたビアルII世、III世がビアルI世に合流した。勝平達はキング・ビアルから先行、人間爆弾を製造するガイゾックの基地を捜すため洋上をパトロールしていた。 　その頃、捕らえられた香月はバンドック内でミチと再会する。ミチからアキが既に連れ出されてしまったと聞き、アキが既に人間爆弾に改造されたと半ば確信する。 　勝平達は客船を襲うメカ・ブースト、クラーゲンと遭遇する。客船を破壊すると、早々に撤退して行くクラーゲン。不可解なクラーゲンの動きに疑念を抱いた兵左衛門は、海に投げ出された乗客の中に人間爆弾が混じっていることを危惧し、宇宙太に救助の停止を命じる。だが、それより早く人々の中にアキの姿を見つけた勝平は、救出した彼女をキング・ビアルの自室で休ませる。乗艦の許可を得ようと部屋を出た勝平は、兵左衛門からアキが人間爆弾に改造されている可能性を疑いすぐに降ろせと命令され愕然とする。「アキは爆弾にされちゃいない、そんなことあるもんか！」と部屋に駆け戻る勝平だが‥‥。

　深海のバンドックの位置がつかめない神ファミリー。無駄と言われても勝平はザンボ・エースで海底に向かって岩を投げ続け、香月の身を案じていた。 　香月はバンドックで人間爆弾の改造手術のため監禁されていたが、同じ牢獄には既に人間爆弾にされた人々もいた。その中のひとりコンピューター技師は自分の意志で爆弾を爆発させる装置を作っていた。 　無駄に思われたザンボ・エースの投石がバンドックにあたり、怒ったブッチャーはメカ・ブースト、ゴルガスを差し向けるが、ザンボット３はゴルガスを倒し岩の代わりにゴルガスの巨体をバンドックに叩きつける。衝撃でバンドックの中で人間爆弾の改造手術を受けようとしていた香月は難を逃れたその先で、ブッチャーを操るガイゾックの姿を偶然目撃、発見し捉えられてしまう。 　人間爆弾を地上に送り出すために浮上するバンドック。待ち構えるキング・ビアルは兵左衛門の指示によりイオン砲を使用する。しかし、命中したものの決定的なダメージを与えることができない。神ファミリーの攻撃に乗じ、香月は捕虜になった人々と共にバンドックからの脱出に成功するが、バリアを前に逃げ出せないでいた。そこに新たなメカ・ブースト、ガイダーが現れる。

　ガイゾックはブッチャーの度重なる失態を叱責し、地球を無人の星にせよと厳命していた。 　宇宙に向け出向準備中のキング・ビアルに野崎副総裁が訪れ、キング・ビアルとザンボット３を国際防衛軍に貸し出すよう依頼。平左衛門、梅江、勝平は断るが、バンドックが襲来し、軍はキング・ビアルとザンボット３を接収してしまう。 　飛来するガイゾックのメカ・ブースト部隊を相手に、国際防衛軍が操縦するザンボット３は当然のごとく苦戦。睡眠学習で戦士として教育された勝平達には及ぶべくもない。己の過ちに気づいた隊長は、神ファミリーに戦いの指揮権を譲る。 　勝平、宇宙太、恵子は早速パイロットとして出撃、神ファミリーは国際防衛軍の兵士に戦い方を教えつつ操縦するが、ブッチャーのビリヤード作戦で４体のメカ・ブーストの連携攻撃に苦戦。しかし、キング・ビアルとの連携によってこれを撃破すべく戦う。