西暦200X年、ダイヤモンド及びセラミックの数百倍の強度を持つ特殊な希少金属「G鉱石」が発見された。その採掘・研究開発のために北極に建造された多国籍開発基地「ポーラー・ステイション」を乗っ取り、蛇牙城（ベガゾーン）を築き上げた狂気の科学者「プロフェッサー・ランドウ」は、G鉱石で装甲した巨大ロボット怪獣「メタルビースト」の軍団を率いて世界征服に乗り出した。
日本の防衛庁はそれに対抗するため、北海道のサロマ湖畔にあるNISAR（ネイザー、日本国際航空宇宙技術公団。）の所有する、同じくG鉱石にて装甲された宇宙開発用ロボット「ゲッターロボ」に協力を要請。当初はゲッターロボを戦闘用とすることに難色を示していたNISARの橘博士だったが、戦いの中で息子の信一が命を落としたのをきっかけに、ゲッターの戦闘用強化に本腰を入れることになる。
当初は非変形で武装も無く、徒手空拳で戦っていたゲッターロボであるが、激しさを増す戦いの中で徐々に武装が施され、第11話で3機の飛行メカが合体、3種の形態に変形するスーパーロボットへと生まれ変わる。
