グレンダイザーは、フリード星の守護神として崇拝されてきたロボットです(第2話では、ベガ大王が「フリード星の科学力を結集して製造させた」と語っています)。ベガ星連合軍の攻撃を受けたフリード星から、王子デュークを乗せて地球に飛来しました。地球ではデュークの養父である宇門博士が取り仕切る宇宙科学研究所を拠点として、ベガ星連合軍の侵略から地球を守りました。通常時はダムの堰部に設置された発進口から出撃しますが、必要に応じて格納庫のさらに地下に造られた8つの秘密ルートを使って出撃することもあります。
グレンダイザーは専用サポートユニットのスペイザーと合体(スペイザークロス)することで円盤状になり、宇宙空間の長距離航行や重力下での飛行が可能です。機体は鉄の5千倍の強度を持つ宇宙合金グレンで覆われており、恒星の光から取り出す光量子エネルギーによって駆動します。胸に90万馬力の光量子メインエンジンを2つ搭載し、最高出力は180万馬力です。全高30メートル、重量280トンで、サイズはマジンガーZの1.5倍以上、重量は10倍以上という巨大な機体です。
設計思想も異なり、グレンダイザーはマジンガーZのように分離・合体する小型機ではなく、スペイザーとグレンダイザーそれぞれにコクピットがあり、パイロットシート(デュークピット)が移動するシステムを採用しています。このシート移動には0.7秒(または1.3秒)かかり、スペイザーからの分離には7秒半、合体には6秒かかるというウィークポイントがあります。グレンダイザー単体には飛行能力がなく、ジャンプ力はズリルの分析で350メートルとされていますが、他の資料では950メートルから1,000メートルとされています。また、脚部のロケット噴射装置によって、スペイザーとドッキングしていない状態でもある程度の宇宙での移動や戦闘が可能です。
グレンダイザーを操縦できるのはデュークのみで、理由については、フリード王家の証である指輪の所有者でないと電撃で攻撃され、搭乗できないという説もありますが、劇中でそのような説明はありません。ただし、他の者が近づくと自動防衛機能が働くことがあり、任意で解除できる機能とされています。