ゴーカイオーは、5機のゴーカイマシンが「海賊合体」して完成する、ゴーカイジャーの主力戦闘ロボ。高い運動性と機動力を持ち、宇宙空間での行動も可能。エネルギー源としては吸収したプラズマや地磁気を使用している。
武装は、腰に装備された2本のサーベル「ゴーカイケン」と、胴体に格納された巨大主砲「ゴーカイホー」。両腕や脚のハッチには砲弾が格納されており、ゴーカイホー発射時には自動で装填される仕組み。さらに、両肩には8門のキャノン砲、両腕にはパワーエネルギー砲、頭部にはバルカン砲などを搭載。背面には「ゴーカイダイヤル」と呼ばれるダイヤルがあり、レンジャーキーをセットすると自動で回転しハッチを開くが、敵が誤って操作してもハッチは展開される。首や腹部には隠し扉があり、緊急時にはパイロット脱出機能も備える。
必殺技は、ゴーカイホーから全弾一斉に砲弾を発射する「ゴーカイスターバースト」。第14話では「ゴーカイ激走切り」も使用している。
各戦隊のレンジャーキーによる「大いなる力」を用いた必殺技も豊富で、以下のようなバリエーションがある：
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ゴーカイ大激激獣（ゲキレンジャーキー）：5体のゲキビーストのエネルギー体が敵に突撃。
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ゴーカイオールヘッダー大進撃（ゴセイジャーキー）：14体のゴセイヘッダーが一斉に攻撃。
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ゴーカイアドベンチャードライブ（ボウケンジャーキー）：ダイボウケンから渡された轟轟剣で敵を斬る。
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ビクトリースプラッシュ（ゴーゴーファイブキー）：消火ホースからの強力な放水で消火活動を行う。
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ゴーカイプロミネンス（ゴーゴーファイブキー）：炎の円でゴーゴーファイブのマークを描き、X字に斬る。
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スーパービッグバースト（ライブマンキー）：召喚したスーパーライブロボの肩と胸部からエネルギー弾を放つ。
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ゴーカイパワーバズーカ（チェンジマンキー）：アースフォースの砲弾を発射。
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ゴーカイオーラギャラクシー（マスクマンキー）：オーラパワーを込めた手刀で敵を切り裂く。
また、豪獣神との連携技として「ゴーカイ豪獣気力ボンバー」が存在。これはダイレンジャーキーの力で気力の炎を豪獣神に纏わせ、ゴーカイオーと共に突撃する強力なコンビネーション攻撃。
戦闘以外にも、合体状態でレンジャーキーの力を試すために活動したり、町で情報収集をする目的で出撃するなど、多岐にわたって活躍している。