機械化帝國是一個不重視生命、以征服星球並將其機械化為目標的邪惡機器帝國。其首領「機械神」統治著帝國，對機械以外的生命毫無憐憫。除了地球，包括月球在內，整個太陽系已有多顆星球被機械化，地球也即將成為他們的下一個目標。
峯崎拳一、立花浩美與朝岡忍，是春風小學的六年級生。就在他們前往學校參加開學典禮時，機械化帝國的第一個機械王——齒車王突然發動襲擊。眼看三人即將遭到攻擊，守護地球的藍光人開啟了一道時空裂縫，將他們送往六千四百萬年前的恐龍時代。
由於藍光人必須留在恐龍時代保護當時的地球，無法顧及現代，因此，他將三隻恐龍型機器託付給拳一等人，並將保護地球的重責大任交給春風小學六年二班。
然而，齒車王多次失敗，失去了機械神的信任，最終在最後一戰中被第二個機械王「電氣王」處決。電氣王駕駛著機械神賦予的黑色機器人「死亡伏特」對抗戈修羅，他極度崇尚力量至上，並經常利用軍事武器創造機械化獸來強化戰力。然而，面對戈修羅的戰鬥，他數次敗北，最終與死亡伏特合體成「極致死亡伏特」，但依然戰死。
隨後，機械神派出第三個機械王「引擎王」。與前兩位機械王不同，引擎王一心尋找最強的力量，但在最後關頭，他卻企圖反叛機械神，導致自己的機器人兒子喬塔穆被波及。當他明白了「心之力」的真正意義後，選擇被感化，並犧牲自己，以身擋下即將自爆的「機械化城」（メガキャッスル），最終壯烈戰死。
然而，機械化城的爆炸導致時空洞的產生，改變了歷史，使地球最終被機械化。為了扭轉這場危機，拳一等人回到了過去，試圖找出改變未來的關鍵。
原來，當初機械化帝國的第一個機械王「原子王」被藍光人阻擋，陷入長期膠著。後來，他意外撿到了來自未來、被捲入時空洞的喬塔穆頭部殘骸，由於殘骸中儲存了戈修羅的戰鬥資料，原子王便依據這些數據製造出了一台強大的機體——「黑暗戈修羅」，戰局瞬間逆轉，甚至將藍光人逼入絕境。最終，拳一等人擊敗了原子王，使歷史恢復正常，並親眼見證了恐龍滅絕的命運。
在接連失去多位機械王後，機械神決定親自出手，創造了新的「機械四天王」。這四名戰士擁有機械神所賦予的強大能量，能夠自由巨大化、復活，甚至合體。然而，當他們多次失敗後，機械神對他們徹底失去耐心，最終親手將四天王消滅，並親自降臨地球，與戈修羅展開最終決戰。
在這場決戰中，拳一等人成功改良了物質復元裝置，並將學校裝甲的能源注入，使地球及所有被機械化的星球恢復原狀，徹底逆轉局勢。最終，他們一舉擊敗了機械神，使機械化帝國徹底毀滅，為這場漫長的戰爭畫下句點。
