ゲッター線の貯蔵施設が、原因不明の爆発事故を起こした。負傷した研究員を助けたハヤトが、変異したゲッター線を浴びて被爆してしまう。爆発を起こしたのは、メカザウルス・ヤバが放つものと同じウラン系の放射線だった。ヤバに立ち向かうゲッターロボ。だが、被爆したハヤトは弱り切り、生命の危機に陥っていた…。
メカザウルス・ブルが、放射性のウラン液を霧状にしてまき散らし始めた。恐竜帝国によるレッドシャドウ作戦だ。人々は死の霧にまかれ、リョウやムサシまで被爆。抗放射線治療を受けていたリョウだけは影響を受けず、中和液を散布するために出撃する。幸い戦闘になることもなく、無事に任務を済ませて帰還するが…。
恐竜帝国が早乙女研究所を叩き潰すため、片道切符を携えた特攻隊の大軍を送り込んできた。立ち向かうリョウは、ハヤトのスタンドプレーにチームワークの危機を感じる。バリア発生装置が破壊され、次の襲撃に備えて修理が急がれる中、二人の対立は決定的に。とうとう拳を交えて決着をつけることになってしまう。
リョウは非常招集に応じて研究所へ向かう途中、がれきの下敷きになった少女を助けた。彼女は事故で亡くなったリョウの妹と瓜二つで、片桐ジュンという名前まで同じだった。その正体は、女竜戦士ユンケ。研究所が建設中の巨大砲・ゲッターナバロンを破壊するため、恐竜帝国が送り込んできたスパイだったのだ。
ゲッターナバロンがついに完成し、早乙女博士は文次に専任の砲手になってくれるよう要請する。だが、強情な文次は協力に消極的。説得が難航しているうちに、恐竜帝国がメカザウルス・ザリを送り込んでくる。ザリは次々と海底火山を噴火させ、関東地方に大震災を起こそうとしているらしい。首都圏の危機に、文次は…。
ゲッターナバロンの威力を目の当たりにした帝王ゴールは、バット将軍に砲を破壊するよう命じた。将軍は破壊されたメカザウルスのパーツ内に身を隠し、別働隊が気を引いているうちに研究所に潜入。まんまとナバロン砲の乗っ取りに成功する。その結果、出撃したゲッターロボは背後から砲撃を受けることになってしまった!
早乙女博士が世界エネルギー会議に出席することになった。ゲッターチームは博士の留守中に研究所が狙われることを予測して守りを固めるが、大魔人ユラーと帝王ゴールはその裏をかく作戦に出た。直接博士を狙って誘拐し、恐竜帝国に連れ去ってしまったのだ。文次とミチルが、急遽ドリルタンクで救出に向かうが…。
魔の海と呼ばれるサルガッソー海域に、突如として火山島が出現した。その島に生息するシャコ貝の殻は、ゲッタートマホークですら叩き割ることが出来ない。ゲッターロボが両手足を貝に食いつかれて身動き出来ない隙に、メカザウルスが研究所に襲いかかる。ゲッターナバロンで撃退しようと、文次が急ぎ駆けつけるが…。
大星山の地震観測装置がデータを送ってこなくなったため、ハヤトが現地へ調査に向かった。登山にとりかかった彼は、さおりという少女と彼女の祖父に出会う。脳腫瘍に冒されたさおりは余命わずか。この世で最後の願いは、大星山の頂上にある亡き父の墓に手を合わせることだった。そんな彼女に、恐竜帝国が目をつける。
日本全国が猛烈な寒波に見舞われた。暖房器具でも寒さを和らげることは出来ず、人々はただ凍えるばかり。恐竜帝国のキャプテン・ギルバが、シベリア寒気流を利用して人類を絶滅させようと企んでいたのだ。出撃したゲッターロボも、予想を遥かに超える低温に機体が凍りつき、身動きが取れなくなってしまう。
季節はずれの積乱雲が発生し、大量の爆弾をばらまき始めた。驚いたゲッターチームは、早乙女博士の指示で出撃。雲の中から現れた戦闘機に襲われ、ミチルがコマンドマシンごと連れ去られてしまう。積乱雲の中には恐ろしく巨大なメカザウルスが潜んでいるらしい。早乙女博士は娘の安否を気遣いつつ、反撃の機会を窺う。
人体に有害なガスを放つ隕石が落下。放置すれば、周辺地域はもちろん世界中の人間が危機に見舞われる。ゲッターチームが防護ケースに隕石を収めて北極に運び、ゲッター線を照射してガスを中和することになった。タイムリミットは、ケースの防護作用が続く2時間。ところが、恐竜帝国が作業を妨害しようと企てる。
恐竜帝国のエリートであるイザナ、ロナン、ハガチの三人が、ゲッターロボを奪って研究所を破壊するための作戦を開始した。彼らはまずミチルを捕虜にすると、心配してゲットマシンから降りてきたリョウたちを襲い、まんまと機体を乗っ取ってしまう。しかもミチルに催眠術をかけ、合体方法まで聞き出してしまった!
ある日、元気と遊園地に出かけたムサシは、弘という少年と知り合った。弘は建設中の絶叫マシン・スーパージェットコースターに乗るために、必死にお金を稼ごうとしていた。ところがそのスーパージェットコースターには、恐ろしい罠が仕掛けられていた。マシンそのものが、偽装したメカザウルスだったのだ。
帝王ゴールのミサイルが、宇宙から早乙女研究所に降り注いだ。早乙女博士は、民間の通信衛星からミサイルが発射されていることを突き止める。その衛星の所有者こそ、ハヤトが憎み続ける父・大造の経営する会社だった。ハヤトは大造のために働くわけにはいかないと、出撃を拒否。世界の平和に危機が訪れる。
市街地に姿を現した宇宙人は、人類への報復攻撃を予告して息絶えた。氷竜族のサウスとスノウが、人々に恐怖心を植え付けるために芝居を打ったのだ。彼らの目論見は成功。宇宙人の復讐を恐れる人々は研究所に圧力をかけ、ゲッター線収集装置を没収してしまう。ゲッターロボはエネルギー確保の術を失ってしまった。
帝王ゴールが自ら地上に乗り出してきた。彼は東京にマグマを流し込んで壊滅させる作戦を立てる。不穏な動きを察知していた研究所は、雪山で遭難していたところを助けた早田青年の証言を頼りに、ゲッターチームを偵察に向かわせる。しかし敵の姿は発見できず、彼らはマグマ流に飲まれて窮地に陥ってしまう。
早乙女博士がゲッター線レントゲン装置を完成させた。地中深くに潜む恐竜帝国の位置をつかむための機能を備え、攻撃をしかけるための足がかりとなりうるマシンだ。ゲッターチームは帝国内部への突入を図り、ゴールらの本拠地である移動基地・マシンランドに脚を踏み入れる。しかしそこにハ虫人類の姿はなく…。
リョウたちゲッターチームは、文次の言葉をヒントに大胆な作戦を思いついた。土の下に隠れているマシンランドを、ゲッター線の降り注ぐ地上に引っ張り出そうというのだ。ミチルからマシンランド発見の報告を受け、一同はさっそく出撃。だが、妨害に出てきたメカザウルスに捕らわれて、絶体絶命の危機に陥ってしまう。
もはや後のなくなった帝王ゴールは、ガレリィやバット将軍と共に総力戦に乗り出してきた。ミチルの誕生パーティーを開いていた研究所は、かつてない爆撃にさらされて大混乱に陥る。ミチルはコマンドマシンを撃墜されて重傷を負い、研究所も崩壊。ゲッターチームはバット将軍自ら搭乗するメカザウルスとの直接対決に挑む。
恐竜帝国と決着をつける日が来た。しかし敵の戦力は圧倒的で、国防軍の抵抗空しく都市部は火の海と化してしまう。勝利のため、ゲッターチームに残された最後のチャンスは一度きり。一瞬の隙をつき、無敵戦艦ダイを内部から破壊するしかない。だが、作戦はあえなく失敗。ゲットマシンが3機とも破壊されてしまう…。
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