春風小学校6年生の拳一、浩美、しのぶは機械人の歯車王と部下のギーグに遭遇し、機械化獣マッドシャープに襲われる。その時、三人の前に恐竜のロボットが現れた。恐竜時代にタイムスリップした三人は、地球が「機械化帝国」の侵略を受けていたことを知る。そして光の戦士エルドランから三体の恐竜ロボットを託されて…。

ゴウザウラーで機械化獣を倒した拳一たち。しかし大人たちには、褒められるどころか、学校を壊したことを責められるばかり。その上、防衛隊の武田長官に、ゴウザウラーに乗ることを禁止されてしまう。納得いかない拳一たちは、ゴウザウラーを元の校舎に戻そうと夜の学校に忍び込み、秘密の校舎修理作戦を決行するが…。

放課後、6年2組では「誰がパイロットになるか」について議論していた。そんな中、一人浮かない顔をしている浩美。成り行きでパイロットになったものの、彼は争いごとが嫌いで、できれば機械化帝国とも戦いたくないのだ。一人教室を出た浩美だが、帰り道に洗濯機の機械化獣キラーウォッシャーと鉢合わせてしまい…。

朝寝坊した拳一はスケボーで登校した。チャイムと同時に教室に駆け込むが、なんとそこは高木先生の6年1組。そして、こっぴどく怒られてしまう拳一。給食の時間。機械化獣出現の報が入った。ザウラーズ出動のその時、拳一のことをまだ根に持っていた高木先生が「10分で戻ってこなければ給食を片付ける」と言い放ち…。

明日は日曜日。6年2組も休みに何をして遊ぶかで盛り上がっている。そんな中、クーコとユカ、はるえは暗い顔。日曜日に機械化獣が現れてザウラーズの出動が遅れたらと不安なのだ。翌日、三人は気晴らしにショッピングに出かけることに。だが乗っていたバスが故障し、ギーグに機械化獣バッドバーストにされてしまい…。

日曜日。ゲームセンターに噂の「ゲームの達人」が現れた。対戦した拳一たちは、ものの見事に負けてしまう。それを聞いたしのぶは成り行きで拳一たちのリベンジをすることに。だが、ゲームの達人はしのぶのお婆ちゃんだったのだ。驚いたしのぶは恥ずかしさのあまり、二度とゲームをしないで、とキツく当たってしまうが…。

6年2組では五郎の司会でホームルームが開かれていた。しかしあまりのまとまりの悪さに五郎はキレてしまう。自分に委員長の資格がないのではないかと悩んだ彼は、みんなが引き止めてくれることを願って「委員長を辞める」と宣言。そんな時、高速で動き回るヘリコプターの機械化獣ヘルジャイガーが現れて…。

洋二の様子がおかしい。どうも恋の病にかかっているらしい。その相手は弥生由里先生だった。面白がって二人をくっつける会を作る男子と、より良い男になってもらういい機会をと傍観する女子。そんなことも知らず洋二は弥生先生を追ってデパートへ。いざ告白しようとした時、アイロン機械化獣ブラッドアイアンが現れて…。

下校途中、しのぶは拳一を追いかけ回していたところを、お母さんにバッタリ出くわした。お転婆ぶりをお説教された挙句、おしとやかにするようにと無理やり着物を着せられてしまう。着物を乱さずに帰ってきたら、明日からは着なくていいという母との約束だった。そんな時に、ラジオ機械化獣ラジオデンジャーが現れるが…。

早朝、ユカは金太こと白金太郎が特訓をしている所を目撃する。小学生柔道大会の決勝戦で毎年同じ相手に負け続けてきた金太にとって、今年は最後のチャンス。悲願の優勝をかけた金太の試合を応援しようとユカと拳一は、二人だけで会場に駆けつける。順調に勝ち進んでいく金太。だが、試合最中に機械化獣出現の報が入り…。

教授こと小島尊子と、秀三が開発した、超電磁バリア装置。ゴウザウラーのディフェンスアップ計画の新兵器だ。磁力によって敵の攻撃を跳ね飛ばすのだという。うまくいったのは模型実験だけ。威力を実証するため、教授と秀三は防衛隊管理下の機械化された町へ材料入手に向かう。だがそこで武田長官に見つかってしまい…。

拳一と、ボンこと武者小路叉音泰、チョビこと関和孝はバスケットサッカーで、校長先生の大事な額を壊してしまった。弱った三人はこっそり額を持ち出し、ボンの家で直して翌朝早く元に戻すことにする。だが翌朝、拳一の寝坊で遅刻し、体育館では朝礼が始まってしまった。仕方なく額を教室に隠して朝礼に参加するが…。

春風小学校にテレビ局がやってきた。本物のゴウザウラー出演によるドラマを作りたいというのだ。題名は「ゴウザウラー対大怪獣グチャゲラン」。スターを目指すエリーは断然やる気でザウラージェットを撮影現場に向かわせた。他のザウラーズのメンバーもポーズをとったり、満更ではない。そして本番が始まるが…。

拳一、しのぶ、浩美、エリーは浩美の母、小夜子に会い、お昼をご馳走してもらうことになった。キャリアウーマン姿の小夜子が医者であることを知ったエリーは、仕事と家事を両立するなんてカッコイイと、たちまち一目惚れしてしまう。ところが小夜子は家ではドジばかりで、見かねた浩美がかわりにお昼ご飯を作るハメに…。

6年2組のメンバーが2等身キャラで登場。エリー、五郎、しのぶの司会で、ザウラーズの活躍を振り返る特別放送番組が始まった。「拳一たちとゴウザウラーの出会い」「ザウラージェット発進システム」などのコーナー、教授の解説による「教授のザウラー講座」や「ザウラーファイト」のコーナーで盛り上がる…。

機械神から与えられた最後のチャンスを逃した歯車王。処刑は確実、死ぬならばゴウザウラーを道連れにと、自らの心臓を埋め込んだ隕石とともに地球へ最後の出撃をする。歯車王は倒された機械化獣たちの残骸を取り込み、機械化獣キングギアとなって襲いかかってきた。その攻撃にゴウザウラーは窮地に追い込まれるが…。

金星や水星まで機械化を進めた電気王は、用済みと判断したギーグを処断してしまった。そんな中、防衛隊から北極への出動要請が入る。氷山の中から、ゴウザウラーがやってきた時代のメカが発見されたというのだ。早速現場へ急行した一同が見たものは、巨大ロボットのコクピットユニット『ザウラージャイロ』だった…。

金太が飛び込んだ時空の裂け目の向こうは恐竜時代だった。機械化帝国の侵略の魔の手が伸びる時代で、攻撃をかわしながら必死にロボットを探す金太。そして火山の火口でロボットを発見した金太が現代に戻ろうとした時、時空の裂け目は閉じてしまう。約束を果たせず、仲間を救えなかったことに泣き叫ぶ金太だが…。

新しいロボットと一緒に帰還した6年2組だが、中島先生に勉強をきちんとしなさいと言われて反発。そして地球を守る使命があるから勉強なんて二の次だという生徒たちと、戦いを勉強しない理由にするなと怒る先生は真っ向から対立する。その時、武田長官がザウラーズを防衛隊の特別隊員に迎えたいとやってきて…。

ある日の放課後、子猫が学校の鳥小屋に入って大暴れ。飼育委員の育代は鶏を守るためにすごい迫力で猫を追い払うのだった。学校からの帰り道、バッタリ出会ったその猫に、育代は優しく微笑みかける。人一倍の動物好きなのだ。そんな時、防衛隊の新型戦車“タケダ1号”が機械化獣ゲーパルドンにされてしまい…。

今日は春風小学校の終業式。拳一たち6年2組のみんなは、夏休みをどんな風に過ごすかで盛り上がっている。その頃、電気王は軍事衛星を機械化獣サドレイガーにして、宇宙から地球を機械化する作戦を実行していた。防衛隊の武田長官からその報せを受けたザウラーズは、宇宙へいけると期待に胸を躍らせたのだが…。

せっかくの夏休みだというのに、洋二の家族は勉強勉強とうるさい。冒険に憧れ、男のロマンを目指す洋二は、愛読書まで取り上げられてしまい、ついに家出を決意する。そして、ノリノリな男子たちの助けでタンカーに密航させられる洋二。しかし大海原で、洋二は潜水艦の機械化獣レドクーバーに襲われてしまい…。

機械神に度重なる失態を叱責された電気王は、ゴウザウラーの戦闘パターンを分析し始めた。電気王は策略を用いることに反感を抱きながらもデスボルトで地球へ向かう。一方、ザウラーズの面々は、今年の夏休みに何となく寂しさを覚えていた。その時、デスボルトが襲来。防衛隊のミサイルを機械化獣ドクマホークに変えて…。

夏休みの思い出に温泉旅行にきたザウラーズ。露天風呂を目指すが、そこは混浴だった。脱衣所に残っていたブラジャーに、拳一たち男子は大興奮。持ち主を探せと盛り上がる。それを目の前で見せられた持ち主のしのぶは、恥ずかしさと怒りで爆発寸前。そこへ電気王が戦艦の機械化獣バトルジークを引き連れてやってきて…。

機械神に与えられた最後のチャンスをも逃してしまった電気王は、ゴウザウラーへ復讐するためにデスボルトと融合し、ハイパーデスボルトとなって地球へ向かった。その捨て身の攻撃に圧倒されるばかりのザウラーズ。さらに防衛隊の新型戦闘ロボット「ボウエイガー」を電気王によって機械化獣にされてしまい…。

ゴウザウラーとマグナザウラーを救うためにボウエイガーでハイパーデスボルトに立ち向かう洋二。だがボウエイガーは倒されてしまい、地割れの中へ落下して行く。たくさんの恐竜の化石が眠る地中で混乱し、怯える洋二の前に現れたエルドランは、彼に勇気を与え、壊れたボウエイガーを新しいロボットに甦らせてくれて…。

新しい機械王、エンジン王は月の残り半分を機械化し、地球へと向かった。一方、ザウラーズの面々は塾にスポーツにと、それぞれの目指す道へ向かい忙しくなっていた。誰も遊んでくれないことに腹を立てた拳一は、思い出の場所“秘密基地”に出かける。その場所で「ジュニアザウラーズ」を名乗る三人の少年たちに出会い…。

ザウラーズの報道番組への出演をきっかけに洋二が一躍アイドルになってしまった。女の子たちからプレゼントやファンレターをもらったり、サインをねだられたりと大変な人気ぶりだ。エリーに「シンデレラボーイ」などと言われてとまどっていたが次第に調子に乗り始めた洋二は、ボク一人で敵を倒すなどと宣言してしまい…。

合体機械化獣への対抗手段として、ゴウザウラー、マグナザウラー、グランザウラーの合体プログラムを教授が開発した。だが、合体テストは大失敗。そんな中、デスボルトが飛来、合体機械化獣ミッドダロスとなって町で暴れてしまう。そして、合体プログラムは完成。ついに三体のロボットはキングゴウザウラーに合体した…。

「双子に超能力がある」というテレビ番組の言葉を試そうと一卵性双生児のワンこと佐藤明美と、ツーこと佐藤晴美はテレパシー実験をさせられることに。実験は成功せず、失敗をなすりあった末に二人はケンカしてしまう。そこへ合体機械化獣出現の報。出動したザウラーズだが、ワンとツーは勝手に席を移ってしまっていて…。

応募した漫画が落選して落ち込んだ浩美は、母の助言を受けてザウラーズを次の題材にしようと決めた。ヒロインを誰にするかで悩んでいた浩美は、怪我をしたユカに優しくするクーコを見て、ヒロインにすることを思いつく。そして、取材しようとこっそり後をつける浩美だが、誤解されたクーコに嫌われてしまうが…。

もうすぐ運動会。6年生たちは最後の運動会を成功させるため、準備に練習に大忙しだ。そんな中、6年2組だけは出動中で不在。戻ってきたと思ったら、飾り付けをザウラージェットの爆風で壊してしまう始末。いつも2組だけが注目を浴びることを快く思っていない1組の北島博子は対抗心を燃やし、2組に宣戦布告して…。

勉強に興味のない拳一は、今日のテストも0点。そんな拳一は、母親からお小遣い停止宣言されたことには困り果て、100点を取ろうと決意する。だが、猛勉強を開始するが慣れないことをしたせいで、ついには保健室で寝込むハメに。テストは明日だというのに間に合わない。そこでカンニング計画を実行する。その結果は…。

テーマパークを舞台に2頭身キャラが登場。何者かに招待され、遊園地「ザウラーパーク」にやってきたザウラーズ。この招待は、復活した機械人であるギーグの罠だった。そうとは知らずアトラクションで楽しむザウラーズだが、さまざまな危険にさらされる。命からがら逃げ出したザウラーズは首謀者のギーグを発見するが…。

ボンが赤いレインコートの美少女に一目ぼれした。さっそく拳一たちは少女を探し始める。しかし、その少女の落とし物だというハンカチを見て、はるえはびっくり。何と自分のものだったのだ。そして美少女探しに燃えるボン。はるえはこれ以上事態が大きくならないようにと、レインコートを着てボンに真実を話しに行くが…。

誰が一番優秀なパイロットかで争う拳一、洋二、金太。仲裁しようと入った五郎は、三人の態度にブチ切れて暴れまわった挙げ句、教室を滅茶苦茶にしてしまった。そんな時、合体機械化獣オクトバルガーがコンビナートに出現。出撃した拳一たちは誰が優れたパイロットかをはっきりさせるため、勝手に操縦を交代していて…。

エンジン王はゴウザウラーが土壇場で出す予想外の力の源を探るべく、データを解析していた。その頃、春風小学校では風邪が大流行。6年2組も学級閉鎖寸前という時に、大量の機械化獣が現れた。ゴウザウラーのピンチを知り、休んでいた生徒たちも病気をおして駆けつける。やっとの思いで全部の機械化獣を倒すのだが…。

ザウラーズは宇宙へ飛び立った。一方、月ではエンジン王が機械神に反旗を翻した。機械化城に到着したキングゴウザウラーは苦戦の末に中島先生の救出に成功する。だがエンジン王は城を機械化獣メガキャッスルに変え、「心の力」を吸い取ってしまう。勝ち誇るエンジン王はさらに機械化獣と合体して攻撃を開始するが…。

ギルターボの仇討ちに燃えるエンジン王は、巨大化してキングゴウザウラーに襲いかかってきた。その時、機械化城が移動を始める。教授の解析により、機械化城が自爆することが判明。その影響を受ければ地球に住む生き物は滅亡するという。爆発を阻止しようとするキングゴウザウラーだが、その行く手をエンジン王が阻み…。

機械化された地球に呆然と立ち尽くすザウラーズ。その時、エルドランから恐竜時代で苦戦しているという通信が入る。ザウラーズは、時空の穴を抜けて恐竜時代へ行くことを決意。エルドランを救い、機械化帝国を倒せば、地球は元に戻るはずだ。だが時空の嵐に巻き込まれて三体のロボットはバラバラの場所に落ちてしまう…。

謎の恐竜ロボットと戦うザウラーズは辛うじて戦線を離脱した。そして集団移動を始めた恐竜の後を追った一同は、機械化帝国のロボットと戦う恐竜たちを目撃する。その前に現れた巨大な機械の塔には、ギルターボの首が乗っていた。ゴウザウラーは、同じく恐竜たちを追ってきたグランザウラー、マグナザウラーと再会して…。

強敵、ダークゴウザウラーに大苦戦するキングゴウザウラーは拳一の操作に反応しなくなってしまった。そんな時、エルドランがキングゴウザウラーを救う。瀕死のエルドランはキングゴウザウラーを安全な場所へテレポートさせると、これまでの経緯を語り始める。ザウラーズは地球の歴史を元に戻すため、決戦の準備をする…。

先手必勝で敵に攻撃を仕掛けることを決意した拳一やしのぶのほか数名だけがゴウザウラーとマグナザウラーの二体で出撃した。だが、強敵ダーグゴウザウラーにかなうはずがなく、戦いの様子を受信していた残りの仲間たちはいてもたってもいられず拳一たちの元へ。そんな中、原子王が「地球壊滅装置」を作動させてしまい…。

2頭身キャラが登場。ザウラーズの活躍を記録した映画が完成した。その名も「ザウラーズ熱血大進撃」。今日はその完成を祝ってのパーティーと試写会だ。各パイロットの紹介や、ザウラーズの恋模様を描いた「ワンとツーのラブラブレポート」や「教授のハチャメチャ大発明」などが上映され、試写会は大いに盛り上がるが…。

3学期の始業式。6年2組の小学校生活もあとわずか。もうすぐ卒業だ。いつものように喧嘩していた拳一としのぶも公園でしんみり思い出に浸ってしまう。その時突然、二人の目の前に死んだはずの歯車王が出現。機械化光線を照射し、町を機械化し始めた。そんな中、拳一がしのぶをかばって機械化光線を浴びてしまい…。

拳一の様子がいつもと違う。電気大王の攻撃を巧みな操縦でかわし、ゴウザウラー単体で撃退してしまった。一人不安にかられてるしのぶ。そして車に轢かれそうになった少女を助けようと拳一が車を破壊してしまう。彼の肘からのぞいたのは機械。歯車大王の攻撃を受けたことで、拳一の体は機械化しようとしていたのだ…。

拳一の体の機械化は進む一方だ。防衛隊が機械化された町を元に戻す「物質復元装置」を開発した。その実験でわずかな希望が見えたのだが、まだ人体には使用できないという。武田長官の目を盗んで物質復元装置を拳一に使用しようとするザウラーズ。だが、機械神の命令で飛来したエンジン大王が復元装置を破壊してしまい…。

完成した物質復元装置が拳一の体を元に戻すため、春風小学校に運び込まれる。だが、それを察知した歯車大王、電気大王、エンジン大王、原子大王の四天王が学校を襲来。出動すればザウラーズの基地が春風小だと知られてしまうため、一同には打つ手がない。拳一がオトリとなって四天王を学校から引き離そうとするのだが…。

拳一の体が元に戻り、卒業式の支度もあって、沸き立つ6年2組。だが機械化帝国に基地を知られてしまった今、のんびりしてはいられない。そんな時、四天王に学校を機械化されてしまうザウラーズ。教授の案により、拳一たち三人が四天王の注意を引きつけている間に、物質復元装置で学校を元に戻す作戦を実行して…。

突然現れた機械神は、巨大なコードでキングゴウザウラーを操って町を機械化し始めた。自分たちを励ます人々の声に力を得て、巨大コードを引きちぎる拳一たち。その時、エルドランが現れ、新しい力を授ける。なんとキングゴウザウラーは春風小学校と合体、究極の超熱血最強ロボット「ガクエンガー」となったのだ…。

今日は卒業式。機械化帝国を倒したザウラーズの面々も無事この日を迎えることになった。そんな中で拳一たちは、自分たちが卒業した後のことを心配していた。そこで、校長先生にキングゴウザウラーにも卒業式を行いたいと申し出る。みんなが見守る中、拳一は思いを込めてキングゴウザウラーに卒業証書を手渡して…。