宇宙の彼方からの侵略者コンギスター軍団の侵略によって、地球の95%は制圧され、残るのは日本のみとなった。地球防衛軍は、日本に本拠地を据えてコンギスター軍団に立ち向かうが、圧倒的な戦力の差により全戦力の50%が失われてしまった。だが、敷島博士の対コンギスターの秘密兵器・メカンダーマックスが完成し、コギンスター軍団に戦いを挑む。

オズメルは、メカンダーロボがコンギスター軍団のメカ獣に劣っている事が信じられず、前回の敗北をラーナ少佐のミスということにする。責任を転嫁するオズメルに、メデューサは東京を制圧して見せるとの大口を叩く。しかしその夜、メデューサは自室で激しい頭痛に苦しみ、突然美しい女性の顔に戻ってしまう。そして、自分がガニメデ星の女王で、ジミーオリオンの母親だったことをを思い出す。

工業地帯で次々と落雷が発生する怪事件が発生。雷雲の中から現れた灼熱メカ獣・放電レンザーが、有毒ガスを作り出すことで周囲の住民を虐殺しているのだ。知らせを受けた合身戦隊は早速出撃。雷雲を調査中に、放電レンザーに遭遇する。竜介はメカンダーロボの出動を要請。メカンダーマックスに合体してメカンダーロボへ向かうが、その途中で放電レンザーの放電攻撃をメカンダーロボが受け、接続回路が遮断されてしまう。このピンチにジミー・オリオンがとった手段は・・・

ジミー・オリオンの睡眠教育から得た知識によって、コンギスター軍団の本拠地、空中要塞都市の様子が再現された。地球防衛軍は、この空中要塞都市を叩かねばならない。空中要塞都市に潜入したメカンダー1。空中要塞都市への潜入に怒るオズメルは、メデューサにテラノドンガーでの出撃を命じる。テラノドンガーに遭遇したジミーはスカイドンキーで撃ち落とすが、テラノドンガーの中にいたメデューサの姿を見てしまい、思わず戸惑う。

山本長官は日本の避難民のための食糧と燃料の大輸送作戦を実行、防衛艦隊と輸送船団を東シナ海へ向けて出航させた。だが、輸送船団の目的地である、国連が密かに貯蔵していた食料と大油田があるクラキョウ国は、コンギスターの占領下に置かれている。しかも通過地点にはコンギスターの大要塞が待ち構えており、周辺から何が飛び出すか分からない。その為、コンギスターの大要塞を叩くため、博士の指令を受けて合身戦隊は出撃する。

コンギスターの円盤軍相手に、激しい戦いを繰り広げるキングダイヤモンド。キングダイヤモンドを沈めれば、メカンダーロボの修理や補給が不可能となる。オズメルは、メデューサに第二波攻撃を命じる。物資の調達が無事終わり、合身戦隊は博士からの緊急連絡を受け、誘導電波に乗ってキングダイヤモンドへ帰還。激しい戦いの中、博士は管制塔のモニターから、地球以外の電波が流れている事に気づき、その電波の発信元を調べる。その結果、防衛艦隊の旗艦「夕霧」に敵スパイが潜入していることが明らかになる。