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1980年代、世界各地でUFO騒ぎが起きたうえ、電波障害による大混乱が発生した。これを宇宙からの侵略の前兆と捉えた国連宇宙局・宇宙防衛軍 (UNSF) は、宇宙防衛艦の設計建造を滝川正人に依頼して隊員の訓練を開始した。しかし、次第にその騒ぎは収まり、平和な地球に不要と判断された滝川は宇宙防衛艦の建造を中止し、退任する。

1988年秋、再びUFO騒動と大規模な通信障害が発生したため、国連宇宙局の三好は宇宙防衛艦轟天を完成させる使命を帯び、滝川を説得しようと日本に帰還する。滝川は消極的だったが、彼を暗殺しようとした刺客から三好、室井、冬木によって救われる。さらには、宇宙ステーション「テラ」が「巨大なローマ船」という通信を残して爆発し、国防軍は滝川に轟天建造の再開と乗員の編成を要請する。

敵のUFO「ヘル・ファイター」によって世界各地の大都市と地上の国連軍基地が壊滅状態となる中、滝川は隊員たちを再招集して太平洋のマウグ島で轟天の完成を急ぐ。侵入した工作員の妨害も排除しつつ轟天は完成し、地球上を飛び回っていたヘル・ファイターを全滅させ、侵略軍の前線基地がある金星への進撃を開始する。しかし、その途中で三笠の遺体に扮して侵入した敵兵により、滝川の娘・ジュンが拉致されてしまう。三好は冬木たちとともに、敵艦の心臓部爆破とジュンの救出のため、大魔艦に潜入する。

犠牲を払いつつもジュンを救出した三好は大魔艦からの脱出に成功し、轟天と大魔艦は金星の空で激突する。