為了與犯罪組織古萊姆（クライム）對抗,國際科學特搜隊的鯨井大助決定組織一隊改造人部隊，最後他找到接受手術的四人，分別是：櫻井五郎、東竜、嘉琳·水木（カレン水木）及大地文太。四人背負著改造人失去肉體的痛苦，與古萊姆周旋。 後來因古萊姆引入了侵略機械人，把目標由犯罪轉變成征服地球。因此皇牌突擊隊亦加入了行動隊長Big 1（ビッグワン），令戰況更加白熱化。

时间进入21世纪，科技高度发达，人类已经发明出可以自由穿梭时空的时光机。在时空条例的管辖下，人们尽量不去打扰古人的生活，以免引起历史改变。 21世纪某天，地球遭到极热和极冷光束的袭击。为了探究原因，日本时空管理局派出训练有素的“时代战士”前往恐龙横行的白垩纪调查。在那里，他们遇见了来自格雷萨行星的阿尔塔夏公主（村野奈々美 饰）及其随从机器人吉伊。从公主口中，他们得知邪恶的格得密斯星人四处侵略，为了追杀公主千里迢迢来到地球，更意图毁灭人类。为了保护白垩纪的恐龙和地球，时代战士与入侵者展开连番大战。其中，格乌（大西徹也 饰）化身的超级战士克塞更是格得密斯星人最强劲的对手。不断升级的正邪之战，在遥远的白垩纪展开……