科學家國分寺博士在地下遺蹟考古的時候發現了謎之古代人「超古代繩文人」遺留下來的壁畫，預言外星人將會侵略地球，同時留下了一張機器人設計圖。後來他設立了國分寺研究所，根據壁畫上的設計圖開發了激鋼牙3，並且挑選了青雲學園的三名15歲的高中生天空健、海燕丈、大地明為機師，合力抵抗外星人的侵略。與此同時，之前被超古代繩文人打敗的喬阿剋星人，由於母星被黑暗銀河吞沒而不得不離開，為了尋找新的居所，阿卡拉王子以要塞「阿卡拉基地」為據點侵略地球。但是，數萬年前在地球上建立了超文明之後消聲匿跡的超古代繩文人也在暗中覬覦著地球……
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