2003年，一個神秘巨型機器生命體「EI-01」出現，把當時是太空人的獅子王凱的太空船擊落，同一時間，一架神秘的機器獅子克雷恩出現攻擊EI-01，救起了獅子王凱，而EI-01則墜入地球，從此行蹤不明。克雷恩帶來了名為「G石」的動力源以及關於外星生命Zonder的情報。人類除了以G石的能源將凱救活、並改造成改造人外，也以克雷恩的外星科技情報製造了一系列對抗Zonder的武器與機器人，日本政府為了對抗Zonder而成立了地球防衛勇者隊GGG（Gutsy Geoid Guard）。
在EI-01出現前，克雷恩就已出現過地球人之前，他將一個小男孩交給了沒有孩子的天海夫婦，後者將孩子取名為「天海護」，並以一般小學生的身份生活著。2005年，東京都出現了最初的Zonder機器人(ゾンダーロボ)—EI-02，開始對人類發動攻擊，而地球的未來就依靠地球防衛勇者隊GGG的隊員，故事也由此展開。
在都立杜鵑台高中放學後的教室裡，響裕太反覆在筆記本上畫著又擦去那個應該存在於他記憶中的GRIDMAN。這個世界曾經被一名少女創造並破壞，最後是來自異次元的電光超人GRIDMAN，和那名少女製造出來擁有心的怪獸，以及裕太一行人，拯救了那名少女的心。
升上高中二年級後，裕太決定向分發到不同班級的六花（宮本侑芽 配音）告白。然而，和平的世界與日常生活卻隨著轟隆巨響開始崩壞。就在裕太等人面臨危機之時，GRIDMAN突然現身，並說道「這個世界的平衡即將瓦解」。 不久，深紅的強龍DYNAREX、GRIDMAN的助手‧新世紀中學生，以及來自另一個世界的麻中蓬等人出現在裕太面前。
星元122年，擴展到宇宙的企業形成龐大經濟圈。「聖堂」的總代表戴林格·連布蘭創立了貝納里特集團，聯同旗下的「葛雷斯利防禦系統」、「杰特克重型機械」和「佩爾科技」成為了機動戰士（MS）產業的龍頭企業，共稱「三巨頭」。貝納里特集團創辦了阿斯提卡西亞高等專門學園，入學方式是由集團下屬的企業推薦。此學園獨有的文化為「決鬥」，允許學生之間以金錢、榮譽等任何想要的事物作為賭注，並使用MS進行決鬥。來自邊境地區 水星的蘇萊塔·墨丘利在母親的安排下偕同「風靈」轉校至此。
殖民星特羅迪亞由於受到地球聯邦政府長期的政治壓迫和榨取資源，終於為了獨立而發生了政變，以特羅迪亞獨立正規軍的名義，馮.史坦因上校綁架了聯邦評議會議員及議長多南.卡西姆，以他們為人質並發表獨立宣言，但這其實是卡西姆議長自導自演的一場戲，後來馮.史坦因將支持獨立的議員都逮捕起來，並宣稱是被他們利用才發生政變的，卡西姆議長也接著發表將特羅迪亞納為地球的第八個自治州，而馮.史坦因便是州代表。
卡西姆議長的兒子克林.卡西姆，原本因為擔心父親安危而獨自跑來特羅迪亞，在知道父親的陰謀和認識獨立組織領導人大衛.薩馬林博士後，加入了太陽之牙游擊隊，駕駛著特羅迪亞獨自開發的戰鬥機器達格拉姆，為特羅迪亞的獨立而戰。
地球被未知的生命體．奇居子破壞，倖存的人類搭乘巨大的宇宙船「希德尼婭」航向星海，沒想到奇居子竟然在事隔100年後再度出現。再次面臨滅亡危機的人類，在人類與奇居子所生下的白羽衣紬，以及操縱衛人的王牌操縱士谷風長道的活躍下，暫時擊退了奇居子。人類在歷經苦戰之後終於獲得勝利。
在那之後過了10年。希德尼婭的人們享受了一段短暫的和平。紬也偷偷喜歡著成為希德尼婭英雄的長道，就這樣過著和平的日子。但是艦長小林明白。只要奇居子還在，和平的日子就不會長久。於是她發起了賭上人類存亡的最後決戰。為了保護所愛的人，希德尼婭的最後一場戰鬥終於開始。
2068年，位於銀河系邊境的溫德米爾王國和新統合政府的衝突平息後，Walküre決定在芙蕾雅的故鄉溫德米爾舉行停戰紀念演唱會，此時，新的敵人出現.. 本作同時收錄與劇場版同時上映的新作短篇動畫 劇場短篇Macross F -時之迷宮-。
