かつてロボット工学の権威として学会を騒がせていたプロフェッサー・ランドウが、凶悪なロボットであるメタルビーストの大軍団を率いて世界征服を開始した。これに対し防衛庁 (現・防衛省) は、宇宙開発研究を行っていた橘博士に協力を要請。博士が作業用に開発したゲッターロボにメタルビーストの撃退を依頼する。だが、ゲッターロボは平和利用のために造られたもの…。武器など搭載していないし、これからも搭載するつもりはない。戦いを前にして迷う橘博士。だがパイロット訓練生の一文字號、大道剴、メカニック部門のチーフで博士の娘・橘翔は、この緊急事態を放ってはおけず、進んでランドウ軍団に立ち向かってゆくのだった。
ゲッターロボの脅威であった恐竜帝国は、長きに渡る激闘の末、巴武蔵の命と引き替えに滅亡した。しかし、早くも新たな敵が動きはじめていた。帝王ブライ率いる百鬼一族と、恐るべき百鬼メカ軍団である。百鬼帝国は、エネルギー源となるゲッター線増幅炉を早乙女研究所から奪い、全世界を征服しようと企んでいた。これに対抗するため、早乙女博士はゲッターロボを１０倍の力にパワーアップ。ゲッタードラゴン、ゲッターライガー、ゲッターポセイドンという新しいチェンジ形態を生み出した。流竜馬、神隼人、そして武蔵の後を継いだ車弁慶の３人がパイロットとなり、人類を守るため百鬼帝国に立ち向かってゆく。
太古の時代、地球は恐竜たちが支配していた。しかし突如として降りそそいだ宇宙線・ゲッター線を避けるため、彼らは地底の奥深くに潜らざるを得なかった。時は過ぎ、独自の進化を遂げた恐竜たちは、再び地上の支配者となるべく現代の世界に姿を現した。残忍な支配者・帝王ゴールに率いられ、バット将軍やガレリィ長官が人類絶滅のために機械化恐竜・メカザウルスを繰り出してきたのだ。しかも彼らの背後には、恐竜帝国の真の支配者である・大魔神ユラーが控えている。いち早く危機に気付いたのは、ゲッター線の有効利用によって宇宙開発を進める早乙女研究所だった。研究所の責任者である早乙女博士は、高校生のリョウ、ハヤト、ムサシの三人に宇宙開発用に作り上げたゲッターロボを兵器として与え、研究所を世界防衛の最後の砦にすることを決意する。三人は各自のマシンの能力と三パターンの合体を駆使し、次々と襲い来る機械化恐竜に立ち向かってゆく。
