あしゅら男爵は光子力研究所の整備員・粕谷と加賀と横井を捕らえると、催眠術をかけて機械獣・メガロンP1、P2、P3の操縦席にそれぞれを乗せた。マジンガーZは手出しができないうえ、メガロンP1の電磁波攻撃を受けてパイルダーオフを余儀なくされる。孤立したホバーパイルダーは動きを封じられ、P1、P2、P3の溶解光線に狙われる。アフロダイAが、急ぎ開発された電磁波消去銃を持って応援に駆けつけるが…。
機械獣・ケルベロスJ3が、あちこちの街を襲い始めた。マジンガーZが阻止すべく出動するが、マッハのスピードで移動するケルベロスJ3に追いつくことができない。血気にはやる甲児がマジンガーZをオーバーヒートさせてしまった隙に、ケルベロスJ3は光子力研究所に襲いかかる。弓教授はスーパーバリヤーで研究所全体を覆って防ぐが、ケルベロスJ3にはバリヤーを無効化する分解光線が搭載されていた。
ドクターヘルの空飛ぶ機械獣に対応するため、マジンガーZを空飛ぶスーパーロボットに改造しなければならない。弓教授は設計図を携え、ロケット工学の権威であるスミス博士に会うためにニューヨークへと飛ぶ。それを知ったドクターヘルは、弓教授の乗った飛行機を機械獣・バラスK9に襲わせ、乗客の命と引き替えに設計図を奪い取ってしまう。勢いづくバラスK9は、飛行能力と得意の目つぶし攻撃でマジンガーZを苦しめる。
ドクターヘルは光子力研究所に送り込んだスパイ・リコの報告から、マジンガーZが空を飛ぶための翼が完成間近であることを知る。翼の開発がテスト段階に入ったと知ると、ドクターヘルは機械獣・ジェノサイダーF9を出撃させて研究所を襲わせる。リコが内部からスーパーバリヤーのスイッチを切ってしまったため、研究所は大打撃を受けてしまった。弓教授は形勢を逆転させるため、ある賭けに出ることを決心する。
ジェノサイダーF9の攻撃によって破壊された光子力研究所は、現在鋭意再建中。周辺の監視にあたっていたアフロダイAを、新たなる機械獣・デスマA1が襲う。デスマA1は背中の人面から発射する光線で敵を幻覚世界に閉じ込める、恐るべき力を備えていた。駆けつけたマジンガーZも幻覚世界に閉じ込められ、デスマA1はその隙に光子力研究所を襲う。幻覚攻撃を打ち破り、デスマA1に勝つためにはアフロダイAと協力して戦うしかない!
山中湖に不思議な怪獣の正体は、ドクターヘルの作り出した機械獣・グラナダE3だった。そんなことなど露知らぬシローたちは、怪獣を生け捕りにするんだとボートで湖に漕ぎ出し、グラナダE3に呑み込まれてしまう。グラナダE3の体内は原子炉になっていた。湖底に露出したウラン鉱石を食べ、プルトニウムを蓄積させて核エネルギーに変えようとしていたのだ。そのエネルギーは、既にマジンガーZを破壊するまでの量に達していた。
ジェットスクランダーの生みの親の一人・スミス博士が、光子力研究所を訪ねてきた。実はこのスミス博士は鉄仮面の化けた偽者で、ジェットスクランダーに爆弾を仕掛ける使命を負っていた。研究所の外では機械獣ロクロンQ9が、さやかとボスを人質に取っていた。甲児の注意をそらしながら、爆弾を取り付けたジェットスクランダーを合体させ、マジンガーZごと破壊してしまう大がかりな作戦だったのだ!
ドクターヘルは兜博士の設計図から、美しい女性型ロボットミネルバXを作り出した。ミネルバXは機械獣として光子力研究所へ向かうが、マジンガーZに出会った途端に戦意を失って涙を流す。ミネルバXは本来マジンガーZの補佐役として設計されたもので、体内に埋め込まれたパートナー回路によってそのことを思い出したのだ。だが、機械獣・アーチェリアンJ5の放った矢によって、パートナー回路が破壊されてしまう。
あしゅら男爵は機械獣・ザリガンG8を使って、関東南部にマグニチュード7.5の大地震を発生させた。マジンガーZもザリガンG8にロケットパンチを封じられ、海底要塞サルードの処刑室に連れ込まれてしまう。降伏を迫るあしゅら男爵。彼は度重なる失敗で窮地に立たされ、ドクターヘルにマジンガーZ打倒を厳命されていたのだった。絶体絶命のピンチに、マジンガーZは…?
飛行要塞グールを指揮するブロッケン伯爵は、作り出した人工雲の中に潜んで航空事故を起こさせる暴挙に出た。さらに遊園地で遊んでいたさやかたちを機械獣に襲わせ、地下室に逃げ込んだところをマジンガーZに踏み潰させるという作戦を立てる。出撃した甲児は遊園地の上空に到着し、ブロッケン伯爵の思惑通りさやかたちの上に着陸しようとする。このまま死んでしまうのか…パニックに陥る仲間たちをなだめながら、さやかは一計を思いつく。
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