No ano de 2005, uma raça de monstros alienígenas chamados Zonders emerge do subsolo e lança uma série de ataques à cidade de Tóquio. A única defesa contra essas criaturas é a agência secreta conhecida como Gutsy Geoid Guard (ou 3G) e sua arma definitiva, o incrível robô gigante GaoGaiGar. O piloto de GaoGaiGar, Guy Shishio, é um ex-astronauta que quase foi morto dois anos antes, quando os Zonders caíram pela primeira vez na Terra. A vida de Guy foi poupada quando um misterioso leão robô chamado Galeon o puxou do ônibus em chamas e o trouxe para a Terra. O pai de Guy, Leo, então usou a tecnologia de Galeon para reconstruir seu filho destruído como um ciborgue, na esperança de que ele pudesse parar os alienígenas quando eles aparecerem. Agora, com Galeon como seu núcleo, GaoGaiGar luta para proteger a Terra. Ele é auxiliado por uma equipe de robôs transformadores e por um jovem chamado Mamoru, que tem o poder de purificar os núcleos dos Zonders e parece estar conectado ao misterioso Galeon.