東京都アヤナシ市のフジヨキ台に暮らす高校生・麻中蓬は、ある日、河川敷で空腹で倒れていた青年ガウマを助ける。この出来事がきっかけで、ガウマから「命の恩人」として慕われるようになる。翌日、蓬はクラスメイトの南夢芽に呼び出され水門に向かうが、そこで巨大な怪獣が出現し、対岸の街を破壊する様子を目撃する。その場にいたガウマが「竜の副葬品」を天に掲げると、巨大ロボット・ダイナゼノンが出現。ダイナゼノンはガウマ、蓬、夢芽に加え、河川敷に怪獣騒ぎを見に来ていた無職の男性・山中暦がパイロットとなり、怪獣に立ち向かい勝利を収めた。
ガウマは自らを「怪獣使い」と称し、怪獣を操って世界を破壊しようとする「怪獣優生思想」の存在を明かす。そして彼がかつてはその一員であり、今から5,000年前に一度死んで現代に蘇った人間であることも打ち明けた。暦の従妹・飛鳥川ちせも加えた5人で「ガウマ隊」を結成し、ダイナゼノンの操縦訓練を重ねながら、怪獣優生思想が送り出す怪獣に次々と立ち向かっていく。