Le mécha géant Turtle king attaque un site d’uranium, suscitant l’inquiétude de l’ISO. Le professeur Nambu révèle officiellement l’existence de Galactor et de l’équipe Ninja des Sciences, formée pour les combattre. Les cinq membres s’unissent à bord du Dieu Phoenix et partent affronter le mécha. Ken et Jun infiltrent l’engin, bientôt rejoints par Joe, Jinpei et Ryu. Berg Katse, informé par son commandant, reçoit l’ordre du Gouverneur X de détruire l’équipe. Le Turtle king tente un suicide pour engloutir le Dieu Phoenix, mais l’équipe s’échappe grâce à l’effet Firebird.

Un vaisseau spatial et un appareil localisant les ressources terrestres disparaissent. La Force G est envoyée sous la mer à l'endroit du dernier contact. Sur place, des bulldozers creusent pour construire une usine d’uranium. Ken infiltre seul un porte-avions et découvre la capsule du vaisseau : les astronautes sont morts, leur apparente survie n'était qu’un piège. Jinpei le sauve, et ensemble, ils récupèrent l'appareil et fuient après avoir détruit l’ordinateur. L’ennemi tente une attaque suicide avec le Turtleking, mais le Dieu Phoenix devient le Firebird et le réduit en cendres.

Des crashs d’avions suspects s’enchaînent. En enquêtant, Ken rencontre Makoto, dont le père a disparu. Galactor est responsable, cherchant à s’emparer de l’Uranless, un dispositif capable de neutraliser la propulsion de leur géant momifié. Ken, déjà confronté à ce mécha, contacte le Dr Takahara, inventeur de l’Uranless. Il retrouve le père de Makoto, mais c’est Katse déguisé. Après leur affrontement, Ken obtient le Uranless. Il détruit la momie, mais Katse s’échappe sous les traits du père. Makoto croit que Ken a trahi sa promesse. Ken accepte sa haine, ayant vécu une perte semblable.

Lors d’une enquête, Ken tombe dans une crevasse avec le directeur de l’Institut de recherche sismique, causée par un mécha. Il survit, mais ne peut sauver le directeur. Sa fille Naomi, croyant Ken coupable, l’attaque. Pour regagner sa confiance, Ken révèle son identité et l’emmène en mission. Le God Phoenix affronte le mécha ; Ken demande à Naomi de tirer les missiles pour venger son père, malgré le refus de Nambu. Elle hésite, alors Ken l’aide à appuyer sur le bouton. Plus tard, Ken propose sa démission, mais Nambu la refuse. Naomi promet de garder son secret.

Des navires de l’ISO disparaissent près du « Cimetière de la mer ». Le professeur Nambu envoie la Force G enquêter. À bord du God Phoenix, ils repèrent un sous-marin mystérieux qui les mène à une zone pleine d’épaves, toutes des navires de guerre. Soupçonneux, Ken fait surface, où ils sont attaqués par une flotte fantôme dans le brouillard. Ils détruisent l'appareil générant le brouillard, mais sont assaillis par des disques tirant des rayons. Alors qu’ils sont à court de missiles, trois avions rouges surgissent et détruisent l’ennemi. Leur chef, "Red Impulse", promet qu’ils se reverront.

Des lingots d’or sont volés à la Banque Mondiale par les mini-robots de Galactor. La Force G enquête sur des îles proches. Joe organise l’infiltration de Ken, Jun et Jinpei pour attirer l’ennemi. Il pense détruire la base, mais Nambu refuse. Joe entre discrètement pendant que Ryu, resté à bord du God Phoenix, s’endort. En fouillant, Joe découvre qu’un missile va être tiré sur le God Phoenix. Il prévient Ryu, qui évite de justesse l’attaque. Joe y transfère les lingots. Ken et les autres s’échappent. Galactor détruit sa propre base, incapable de récupérer l’or.

Lors d’un vol test d’un avion écologique de l’ISO, Ken est attaqué par un biplan piloté par « Katzen Berig », qui fait s’écraser l’avion avec un fouet. Ken survit grâce à son parachute. Nambu soupçonne Galactor et envoie le God Phoenix, mais son aileron est endommagé. L’analyse révèle un métal rare appelé « super metal whisker », encore non produit par l’ISO. Une usine secrète de Galactor est localisée. La Force G infiltre la mine où elle est cachée, détruit le réacteur et l’ordinateur, puis s’échappe de justesse malgré une forte attraction magnétique. L’usine explose.

Nambu souhaite créer une base secrète pour la Force G, mais craint l’intervention de Galactor. Il envoie l’équipe patrouiller dans le Pacifique Sud. Le God Phoenix croise un mécha-anémone et bat en retraite. La nuit, Jinpei, vexé d’être le membre le moins populaire, part seul explorer les fonds marins. Il découvre une base en construction mais est capturé. Il prévient Ken, mais la base explose. Le mécha est détruit, Katse s’échappe. Jinpei se sent coupable, mais Nambu révèle que la base était un leurre et que la vraie est cachée sous un récif corallien mobile.

Un météorite tombe sur Terre : il est composé comme la Lune. Ken propose de l’approcher avec le God Phoenix. Près de la Lune, ils croisent une pluie de météorites, dont une forme humaine qui résiste aux missiles. Elle tombe sur Terre, devient un mécha-scorpion et attaque une raffinerie. Nambu ordonne de localiser l’origine des ondes qui contrôlent les météorites. Jun les suit, menant à un porte-avions. L’équipe s’y infiltre et interroge le commandant, sans succès. Joe, impatient, détruit les consoles de contrôle. Le porte-avions est percuté par les météorites. Red Impulse signale ensuite que le mécha-scorpion, désormais incontrôlable, a été détruit.

Une ville entière perd soudainement l’électricité. Nambu informe Ken que la centrale nucléaire a été attaquée par des fourmis. L’équipe Gatchaman utilise une inondation pour les repousser. Une fourmi capturée se révèle être un robot très précis. Réparée, elle retourne à sa base, suivie par le God Phoenix et le reste de l’équipe. Ils découvrent une caverne géante de fourmis où Katse les capture. Enfermés dans un dôme, ils s’échappent de justesse avec une bombe. Pendant ce temps, des fourmis envahissent les rues, détruites par Red Impulse. Katse lance alors un mécha-fourmi, mais il est piégé sous l’eau par Red Impulse et le God Phoenix, qui le détruisent avec un rayon solaire. Katse s’échappe encore.

Lors d’un vol, Ken croise le commandant de Red Impulse et tente de le suivre, impressionné par ses talents de pilote. Le Science Ninja Team reçoit l’ordre de protéger le Blue Hawk, avion de guerre du pays Toritan, mais son équipage a été remplacé par des membres de Galactor. Nambu découvre cela après le décollage et appelle Red Impulse, car le Blue Hawk dépasse le God Phoenix en puissance. Red Impulse attaque l’avion piégé et y place une bombe. Ken, croyant à une trahison, le poursuit seul. Pendant ce temps, le reste de l’équipe est capturé. Ken suit Red Impulse grâce au signal de la bombe ; ensemble, ils sauvent les otages. Nambu révèle alors que Red Impulse est un allié. Le G-1 et Red Impulse volent côte à côte, tels un parent et son enfant. Une larme coule sur la joue du commandant, sans que personne n’en comprenne encore le sens.

Le robot Ibukuron de Galactor vole les réserves mondiales de sucre, provoquant une pénurie. Ryu et Jinpei, partis acheter des bonbons, sont rappelés par Nambu pour poursuivre Ibukuron et trouver sa base. Le God Phoenix est attiré par la force magnétique du robot, qui aspire les matières premières. Ken, Joe et Ryu s’introduisent à l’intérieur, découvrant une usine de sucre. Pris dans le processus de production, ils évitent de peu une marmite bouillante, mais se retrouvent piégés dans une centrifugeuse. Pendant ce temps, Jun et Jinpei infiltrent la chambre nucléaire de la base, située dans une montagne enneigée. Ils coupent l’énergie mais sont capturés. Grâce à la coupure, les autres les sauvent. Jun place une bombe avant de fuir, détruisant la base dans une avalanche. Le sucre est redistribué aux enfants dans un parc, ramenant la joie.

Un lac de stockage de l'ISO, destiné à fertiliser le désert, disparaît. Le Science Ninja Team part en Afrique enquêter. Un ancien leur parle d’une légende sur le sable rouge, capable de créer ou détruire des civilisations. Jinpei découvre un pendentif contenant ce sable, analysé par Nambu : il s’agit d’une bactérie inconnue, source d’énergie mille fois plus puissante que l’uranium, explosive au contact de l’eau. Galactor recherche ce sable. Un robot fourmi-lion déplace le lac via un canal souterrain. Le God Phoenix suit la piste jusqu’à une base, mais Galactor abat l’ancien après qu’il a révélé le secret. Il indique aussi l’emplacement du sable. Le God Phoenix arrive trop tard, le sable est déjà volé. En ultime recours, l’équipe utilise le mode Phoenix Ardent. Les flammes touchent le sable, réduisant à néant les ambitions de Galactor.

Des navires nucléaires disparaissent mystérieusement. Le responsable est le mecha Icecander de Galactor, qui vise l’énergie nucléaire. Le Science Ninja Team apprend qu’un iceberg se déplace à contre-courant. Le God Phoenix le suit jusqu’au pôle Nord et découvre une base cachée. Ken et Jun s’y infiltrent. Galactor y transforme les passagers des navires en membres, afin d’obtenir énergie et soldats. Katse tente de transformer une fillette, mais Ken et Jun interviennent. Katse les enferme avec une bombe. Un vieil homme en fauteuil, du même navire que la fillette, se sacrifie en prenant la bombe. Les héros sauvent les passagers, détruisent la base et fuient. Icecander les poursuit, mais le God Phoenix le détruit en mode Phoenix Ardent.

Dix ans après sa destruction par la pollution, "Ghost City" devient silencieuse : une équipe d’investigation y perd le contact. Le Science Ninja Team s’y rend dans le God Phoenix protégé par une membrane. Une attaque de Galactor révèle la présence d’une base. Nambu ordonne une offensive de l’ONU, qui semble réussir. Mais au fond de la mer, une lentille méduse créée par Sosai X grandit, utilisant l’eau polluée comme fluide amniotique. Une fois mature, elle capte la lumière solaire, la transforme en énergie destructrice et anéantit les avions de l’ONU, puis attaque la Terre. Le God Phoenix découvre la lentille et la base sous-marine, détruit cette dernière, mais la lentille s’élève et le pourchasse. La membrane du vaisseau cède. Red Impulse intervient : ils envoient de l’oxygène sous pression pour neutraliser le gaz toxique. Ken, en mode Phoenix Ardent, pénètre la lentille. L’oxygène s’enflamme et détruit la créature.

Galactor s’empare de la dernière usine d’armes de l’ISO pour y construire Mekanika, une machine capable de changer de forme selon un plan contenu sur microfilm. Le Science Ninja Team la poursuit, mais la perd de vue. En explorant seul, Jinpei découvre une base et y vole une microcassette semblant cruciale. Elle contient les plans de transformation de Mekanika. Nambu élabore un contre-plan basé sur cette cassette et indique comment l’implanter dans la machine. Lors d’une nouvelle transformation de Mekanika, Ken profite d’un interstice pour s’y infiltrer et insérer la cassette, affrontant Katse au passage. Il réussit à l’installer, et Mekanika se transforme alors… en fête foraine. Déconcerté, Katse prend la fuite.

X libère Kabutoron, un mecha contrôlé par les ondes cérébrales destructrices des enfants. Des coléoptères géants apparaissent en ville, attirant les enfants. Jinpei en trouve un et le ramène chez lui. La nuit, les insectes grandissent, capturent les enfants et détruisent la ville. Ken découvre que Kabutoron attaque une centrale nucléaire, mais sans Jinpei, le God Phoenix ne peut décoller. En avion, Ken utilise un rayon X et voit un enfant à l’intérieur du mecha, il suspend son attaque. L’équipe suit Kabutoron jusqu’à une base cachée dans des ruines. Là, les cerveaux des enfants doivent être implantés dans Kabutoron. Jinpei est sauvé de justesse par Ken et Jun, Joe aide à libérer les autres enfants. L’équipe s’échappe à bord du God Phoenix. Red Impulse bombarde la base, détruisant Kabutoron.

Un faux cachalot, en réalité un sous-marin Galactor, attaque les ports. Le God Phoenix tente de le suivre, mais s’interrompt pour sauver un jeune cachalot attaqué par des orques. Le sous-marin en profite pour fuir. Nambu réprimande l’équipe et place un émetteur sur le petit cachalot pour qu’il les guide. Suivant l’animal jusqu’au cercle arctique, Ken et Joe partent en éclaireurs et tombent dans un piège. Joe reconnaît la ruse qui a coûté la vie à ses parents. L’équipe découvre la base de Galactor et apprend qu’une flotte de sous-marins va attaquer les ports du monde. Ils sabotent la base et les sous-marins, mais Jinpei, voulant sauver le jeune cachalot prisonnier, reste derrière. L’équipe s’échappe. Après l’explosion, Jinpei les contacte : il a survécu grâce au petit cachalot. Tous sont soulagés.

Le royaume de Ruman, dominé par les jeux d'argent, est manipulé par Galactor, qui soutient le roi et détourne des millions. Le prince Luga, bouleversé par la misère due aux taxes, contacte l’ISO pour leur remettre un microfilm révélant les bases de Galactor. Le Science Ninja Team participe à une course organisée par le prince pour récupérer le film, mais Galactor les piège dans une base secrète. Katse tente d’échanger le film contre la vie du roi. Mais le prince l’a déjà confié à Ken. Furieux, Katse tue le roi. Le prince pleure, conscient de son devoir envers le peuple. Katse tente alors de récupérer le film en torturant Jinpei, pensant qu’il l’a avalé. Une bagarre éclate, Joe manque de démasquer Katse, qui s’échappe. Bien que la vie du prince soit sauvée, le film est malheureusement brûlé.

Un mecha-taupe de Galactor attaque. En se rendant au QG, Joe sauve un chiot près du corps de sa mère, tuée. Il est blessé à la tête par un éclat de roquette. Le mecha attaque le God Phoenix mais fuit à l’aube, affaibli par le soleil. L'éclat logé dans le cerveau de Joe rend toute opération impossible. Même un test en centrifugeuse échoue. Lorsque le mecha réapparaît, l’équipe intervient sans Joe, mais sans le G-2, leurs capacités sont limitées. Joe arrive in extremis, mais le God Phoenix est capturé. Joe tire les roquettes et détruit le mecha. Le choc fait dériver le vaisseau, mais Ryu le stabilise. La secousse expulse l’éclat du crâne de Joe, qui survit.

Un cheval remporte une course mondiale grâce à des capacités étonnantes. Nambu soupçonne un cyborg et envoie l’équipe protéger son créateur, le Dr Henjinman. Mais celui-ci a déjà disparu, enlevé par Galactor. Dans leur base, il exige de devenir le représentant de X, menaçant de révéler son visage. X accepte à contrecœur. Les chevaux cyborgs attaquent un pré. L’équipe poursuit et infiltre la base. Le docteur, prêt à dévoiler le visage de X, est frappé par un rayon activé par Katse. Ce dernier lance les chevaux à l’assaut de la ville et fuit. L’équipe détruit la base. Mourant, le docteur révèle comment désactiver les chevaux en appuyant sur un bouton dans leur dos, puis les fait s’autodétruire avant de s’éteindre.

La mine sous-marine de l’uranium est attaquée par le mecha "Kingdragon". Un navire bien plus puissant que le God Phoenix ayant échoué à le vaincre, Nambu refuse d’envoyer l’équipe. Ken désobéit et affronte seul le mecha, mais l’échec est cuisant : même le Firebird est inefficace face à la chaleur extrême. Nambu demande à Red Impulse d’intervenir, mais son chef refuse, pensant que Ken doit terminer la mission. Nambu élabore alors un plan : équiper le God Phoenix d’un dispositif de refroidissement combiné à une bombe glaciale à placer dans le mecha. Ken se porte volontaire. Caché parmi des thons, il infiltre le mecha et pose la bombe, mais ne peut fuir avant l’explosion. Alors que l’équipe le croit perdu, Ken réapparaît, surgissant d’une faille comme un oiseau immortel.

Un Mecha Ball surgit d’un bowling et détruit la ville. Sa structure simple le rend invulnérable. Ken refuse une attaque frontale inutile. En observant Jinpei déplacer une bille avec un aimant, il imagine un plan. Nambu construit un énorme électroaimant dans les Alpes pour attirer le mecha. En route, le Mecha Ball dévie vers une centrale nucléaire. Ken décide d’y entrer seul, neutralise les Galactor et sabote les commandes pour forcer sa trajectoire vers l’aimant. Le mecha est attiré et explose. Ken survit. Ses coéquipiers le regardent, émus, tel un oiseau libre dans le ciel.

Des scientifiques de l'ISO sont assassinés. Le Dr Nambu ordonne à l’équipe Gatchaman de les protéger. Ken suit des ninjas de Galactor jusqu’à un parc d’attractions, tandis que Jun et Jinpei affrontent un Géant Néon contrôlé par une flûte. Il ressemble à une statue indienne du parc. L’équipe enquête de nuit. Ken suit un flûtiste dans une base souterraine : c’est Katse, qui prévoit d’attaquer Nambu. Ken alerte Joe et Ryu, mais il est attaqué par les Black Birds. Katse dirige le géant avec sa flûte, mais Ken la fait jeter et Jinpei joue une mélodie absurde. Le géant surchauffe et explose. Nambu est sauvé.

Un centre de recherche volcanique de l'ISO est attaqué par un Géant de Magma. Le God Phoenix s’échappe sous la mer. Joe remarque que le visage du géant ressemble à celui sculpté sur une falaise du parc national. L’équipe y découvre une fille sculptrice et une base cachée. Le visage sculpté se transforme en Géant de Magma grâce à une lentille solaire sous-marine qui chauffe la lave. Le God Phoenix détruit la lentille. Le géant attaque une ville, mais l’équipe le guide vers la mer où il se fige, refroidi. La fille reprend alors sa sculpture.

Les navires de l'ISO sont attaqués un à un par le rayon noir de Galactor. Ryu, endormi dans le God Phoenix, rate l’alerte et se sent responsable. Il rend son bracelet à Nambu et retourne dans son village natal. Là, les eaux de pêche sont mystérieusement polluées, et son père est accusé. Ryu demande à Nambu d’analyser l’eau, révélant une substance issue d’un processus de métallurgie. Soupçonnant Galactor, Nambu arrive avec la Science Ninja Team. Ryu et Ken découvrent un mecha-raie et une base ennemie. Capturés puis échappés, ils inondent la base pour la détruire mais restent coincés à l’intérieur. Ils sont finalement sauvés par le G-4, et Ryu réintègre l’équipe.