保卫宇宙和平的钢铁巨人（宇津井健 饰）某天发现一颗神秘的白色人造卫星，正当他要一探真相时，却因意外离奇错过。另一方面，日本的天文台接连出现奇怪故障，山中博士（林寛 饰）位于海底的宇宙飞船实验室也受到很大影响。为了修好机器，山中博士的女儿薰（三ツ矢歌子 饰）和良一（池田輝久 饰）自告奋勇去城里买相关零件。当他们抵达目的地时，却发现所有零件已被一个外国人买走。姐弟俩事感蹊跷，偷偷跟踪，最终反被对方抓获。与此同时，博士和助手也落入同一批人之手。 　　这群外国人来自某国家，他们利用那颗人工卫星运送原子弹，并企图借助博士之手建造大型宇宙飞船，最终实现称霸世界的野心。知晓真相的钢铁巨人不敢怠慢，决心和敌人奋战到底……