科学家国分寺博士在地下遗迹考古的时候发现了谜之古代人“超古代绳文人”遗留下来的壁画，预言外星人将会侵略地球，同时留下了一张机器人设计图。后来他设立了国分寺研究所，根据壁画上的设计图开发了激钢牙3，并且挑选了青云学园的三名15岁的高中生天空健、海燕丈、大地明为机师，合力抵抗外星人的侵略。与此同时，之前被超古代绳文人打败的乔阿克星人，由于母星被黑暗银河吞没而不得不离开，为了寻找新的居所，阿卡拉王子以要塞“阿卡拉基地”为据点侵略地球。但是，数万年前在地球上建立了超文明之后消声匿迹的超古代绳文人也在暗中觊觎着地球……