以地獄博士為首的科學家們在愛琴海上的一個島嶼中发現了已經滅絕的古代文明遺留下來的機器人。在地獄博士的建議下，科學家們修複了這些機器人。然而掌握了這種機器人技術的地獄博士卻露出了他征服世界的野心，殺死了所有的科學家。 
不過有一個人卻逃出了小島，他就是日本光子力研究所的所長兜十蔵。為了阻止地獄博士的野心，兜十蔵秘密製造了超級機器人魔神Z。不過兜十蔵自己也遭到了地獄博士手下阿修羅男爵派出的鐵甲面部隊的暗殺，臨死前將魔神Z托付給了自己的孫子兜甲兒和兜次郎。為了維護世界的和平，兜甲児駕駛爺爺留下的魔神Z與地獄博士的機械獸軍團展開了戰鬥……