故事讲述2003年，一架神秘的机械生命体“EI-01”出现，把当时是太空人的狮子王凯的太空船击落，然后在地球上消失了。同一时间，一架神秘的机械狮子Galeon出现并救起狮子王凯。

这架机械狮子Galeon带来了名为G-Stone的动力源和无限情报集体回路。除了把狮子王凯救活并改造成机器人外，也带来了一系列超越地球的科技和有关机械生命体易情报。而日本政府为了对抗机械生命体，成立了地球防卫勇者队3G，Gutsy Geoid Guard。

两年后机械生命体正式开始进攻，而地球的未来就依靠地球防卫勇者队3G的队员，故事也由于展开。

８年前の吹雪の夜、突如現れた宇宙メカライオンから天海夫妻に託された赤ん坊は二人の子供｢天海護｣として育てられ、成長し元気な小学生となっていた。ある日、社会科見学で夢の島の見学に来ていたある日、ゴミが集結し巨大なロボットになる。子供たちを巻き込み都心を目指すロボット＝ＥＩ－０２に対し秘密防衛組織ＧＧＧが活動を開始した。ＧＧＧの行動隊長、獅子王　凱は２年前に地球に侵攻するＥＩ－０１と遭遇し、瀕死の重傷を負ったが、サイボーグとして復活したのだ。凱は護を連れてきた宇宙メカライオン・ギャレオンとフュージョンしてメカノイド・ガイガーとなる。そしてさらに３機のガオーマシンとファイナルフュージョンしてスーパーメカノイド・ガオガイガーとなるのだ。凄まじいまでのパワーを持ったガオガイガーと、敵の中心核を浄解して人間に戻す護の力で、地球を機界昇華し機械の星にしようとするＥＩ－０１＝パスダーが送り込むゾンダーロボと、凱と勇者ロボ、ＧＧＧの勇者たちは戦い続ける。やがて、その戦いの始まりである三重連太陽系の謎も明らかになっていく、護の故郷である三重連太陽系ではストレスの波動であるマイナス思念を昇華させるゾンダーメタルが開発されたが、その暴走により３つの惑星が失われたのだ。全宇宙を機界昇華させようとするゾンダーメタルに対して、その力に対抗すべく生まれたのが、緑の星のラティオ＝天海　護であり、そのコピーとして造られた赤い星のアルマ＝戒道幾巳（天海　護の同級生）だったのだ。思わぬ強敵のそろっていた地球に対し、ゾンダーもさらに強力な原種たちを送り込んできた。激戦に次ぐ激戦に戦場は木星へなだれ込む。かつては敵の幹部であったピッツァもその本来の姿、赤い星の戦士ソルダートJの記憶と使命を取り戻し、ジェイアークで原種に立ち向かう。戦いに勝利したかに思える日、凱の恋人でありＧＧＧの一員である卯都木　命が最強の機界新種ゾヌーダとして覚醒した。命はＥＩ－０１に密かに原種の種子を植え込まれていたのだ。猛威を振るう機界新種ゾヌーダ＝命に対して、ＧＧＧの勇者たちも苦戦を強いられる。しかし凱は命を賭けた浄解能力を発揮。機界新種ゾヌーダとなった命の浄解に成功する。そして護は他の星でゾンダーの脅威にさらされている人々を救うためギャレオンで旅立つ。いつかまた会えることを小さな恋人・初野　華と約束して……。