無数のアンノウンが研究施設を攻撃。人々が殺戮されていくなか、超能力を発揮して逃亡する2人の少年少女、レイと沙綾香。その頃、G3ユニットに新しいメンバー・深海理沙が加入することが通告された。果たしてその目的は一体何なのか。激増するアンノウンを前に、突如、封印されていたはずのG-4システムが出現してアンノウンを撃破し始める。しかし、その結果、大いなる危機が…。翔一、誠、涼、真魚たちが出逢った2人の少年少女。アギト・G3-X・ギルスそして新登場のG4。複雑に絡み合うそれぞれの運命の結末は!?

前作で描かれた人類とKAIJUの死闘から数年が経過し、平穏が戻っていた地球。しかし進化を遂げたKAIJUが再び姿を現した事で、つかの間の平和は脆くも崩れ去る―。さらに、謎の黒いイェーガ―"オブシディアン・フューリー"の出現により、人類を守るはずのイェーガ―同士による激しい戦いも発生。果たして、スタイリッシュに洗礼されパワーアップした新世代のイェーガーに乗り込む若きパイロット達は、迫りくる危機を乗り越える事は出来るのか。

冒険好きの少年明夫とトムは、不時着した無人宇宙船に乗り込み、太陽を挟んで地球と反対側にある第10惑星に連れ去られてしまう。彼らを迎えた第10惑星人は一見友好的に見えたが、やがて本性を現わし、地球侵略のため少年たちの脳を食べて情報を得ようとする。そこへ地球からガメラが飛来、明夫たちは危ないところを救われる。だが、第10惑星人が繰り出した大悪獣ギロンの猛攻で、さしものガメラも深手を負ってしまう。