009たちがドライブ中に助けたのは、刑務所を脱獄した3人のうちのひとりだった。だが、脱獄囚は奇妙な虫に刺されて精神に異常をきたし、情報がとれない。脱獄囚の靴底の土を手がかりに、林の中の屋敷を調査に向かった009たち。そこで行われていたのは、世界征服を企む科学者による、恐怖の人体実験だった!
ギルモア博士のライバル・オメガ博士の作った「サイボーグX」が、009を襲った。009はXが乗ったエアカーを追跡、006たちと挟み撃ちにするが、逆に003を連れ去られてしまう。その現場に倒れていた少女は、Xは自分の婚約者だと打ち明ける。オメガ博士の手によって、Xは人間兵器と化していたのだ…。
コズミ博士が発明したマッド・マシーンが盗まれ、博士の娘も誘拐されてしまった。009と007は南極の敵基地へ潜入。しかし、マッド・マシーンの電磁波を浴びれば、009といえども動きがとれなくなってしまう。一大危機の到来に、世界各国からサイボーグ戦士が南極に集結、ブラック・クロス軍団との決戦が始まる。
著名な科学者が乗ったマンモス原子力客船やジェット旅客機が、宇宙魔人の巨大円盤に襲われ、行方不明になった。円盤は東京タワーをも破壊し、立花博士の誘拐を予告して去ってゆく。その夜、博士邸を襲った円盤に、防衛隊も歯がたたない。博士になりすましていた009は、宇宙魔人の一人を捕獲するが…。
公園で人気の学者犬夫婦は、犬塚博士によって脳改造され、知能を高められた犬だった。それに目をつけた悪人が博士と二匹を誘拐し、学者犬を戦闘サイボーグ犬に改造させようとする。二匹の子犬であるクビクロは009たちに保護されるが、両親を求めて飛び出し、行方不明になってしまう。そして二ヶ月後…。
ヨゼフ教授が、ガラリヤ国王暗殺計画の阻止をギルモア博士に要請。だが、教授は暗殺されてしまった。009たちは、003のバレエ団スタッフとしてガラリヤに入国。007の活躍で、暗殺の首謀者は親衛隊隊長と判明する。バイオリン奏者に化けたスナイパーに国王を狙わせ、罪をバレエ団に着せる計画だったのだ!
放電能力を持つ子供サイボーグが、原子力センターの見取り図を強奪しようとして失敗、爆発するという事件が起きた。その頃センターでは、ギルモア博士が関わった超小型エンジンの開発が、完成間近まで進んでいた。だが、職員の子供たちを乗せたバスが海底トンネル内で消失、調査に向かった009たちを大爆発が襲う。
009たちは嵐の山小屋で、金色の瞳の少女・リタを救う。翌日から、ダムや国際空港などが次々に爆破され始める。009たちは怪しいオープンカーの男たちを追跡するが、取り逃がしてしまう。ギルモア博士は爆弾の成分を分析し、敵は宇宙人だと断定。009はアメリカに連絡を取り、002を応援に呼び寄せる。
人間の顔にゴリラのような牙と体を持つ怪物が、夜の街を暴れまわった。少女に変身して囮となった007を襲った怪物は、009たちに追われ、ある博士の研究室に逃げ込み、そこで忽然と消え失せてしまう。009は博士が怪物を隠していると追求するが、事件には驚くべき真相が隠されていた。
アメリカの荒野で山賊に襲われた瀕死の老探検家から、古代インカ帝国の宝の地図を託された005。探検家の娘キャサリンに会って地図を渡すが、彼女は山賊にさらわれてしまう。005はギルモア研究所に救援を要請、009たちと共に、インカの宝が眠るという地底黄金宮殿へキャサリンの救出に向かう。
新型のZスター爆弾を搭載したアメリカ軍の超音速機が、アフリカのキリマンジャロ上空で行方不明になった。折しも近隣の一帯では、空を飛び、口から火を吐く黄金のライオンが暴れ回っていた。008に呼ばれて調査に参加した009たちは、謎の組織に妨害され、黄金のライオンに襲われてしまう!
超大型貨物輸送機・ターレスの完成に情熱を捧げるルネ博士。しかし、その実験飛行は原因不明の失敗に終わる。責任を感じて会社に辞表を提出したルネ博士だったが、009やモリス社長の励ましで意欲を取り戻す。009はテストパイロットとして実験飛行に挑むが、妨害工作を図ろうとする人物が忍び込んでいて…。
世界征服を企むキング男爵が、各国首都上空に軍事衛星を飛ばし、国連に降伏を迫ってきた。004は国連秘密情報部員からマイクロフィルムを託され、スイスのレマン湖畔のホテルに向かうが、敵に拉致されてしまう。004の窮地を知り救出に向かった009たちに、キング男爵配下のサイボーグマンが襲いかかってくる!
設計者のナルミ博士と娘のサエコを乗せ、テスト航海に出た原子力タンカーが行方不明になった。捜索に向かった009たちは、海上を漂うサエコを発見して救助する。海が割れてタンカーが飲み込まれたと語るサエコ。彼女を狙った男を追跡した009たちは、砂漠の城にたどり着き、神の使いモーゼと名乗る男に遭遇する。
006の店の前で自動車事故を起こし、姿を消した青年と少女。後に残されていたのは、精巧に作られた人工の腕だった。腕を落とすという失態により、青年は三人の仲間に処刑される。その三人は、009に正体を暴かれて自爆。高性能の義肢を身につけ、原子分解銃を使う謎の敵の基地は、ある離れ小島にあった。
真珠湾が空襲され、アメリカ軍艦船が撃沈されるという事件が起こった。同様の事件は続き、ついにはかつての日本海軍の戦艦長門が復活、放射能をまとったままサンフランシスコへ動き出す。サイボーグ戦士たちはドルフィン号で出動し、008と009が長門の推進機関を止めようとするが…。
戦争を食い物にしている死の商人たちに、新兵器を開発して売り込んでいるゴースト同盟。同盟の実態をつかもうと、国連情報部は009に調査を依頼する。それを妨害せんとするゴースト同盟が、新兵器・音波砲でギルモア研究所を攻撃してきた。009は帰還する敵のヘリコプターに乗り移り、アジトらしきヨットを発見する。
007が出会ったゴーチェ青年は、三カ月前に世界中との国交断絶を宣言した、ハトランド共和国の大統領の息子だった。留学先から帰国しようとしている彼は、何者かに命を狙われているらしい。内情を探りにハトランドに潜入した004は、大統領の下した強制労働の命令に逆らい、地下牢に投獄された人々を発見する。
アメリカ軍の原子力潜水艦シースネイク号が、水爆ミサイルを搭載したまま、演習中に姿を消した。サイボーグ戦士たちはアメリカ軍参謀のヘルマン中佐を同乗させ、ドルフィン号で調査におもむく。しかしシースネイク号は沈没地点から消え失せていた。さらにドルフィン号に、海竜やミサイルザメの群れが襲いかかってくる!
人種差別が続く南アフリカの国・ランデシア。訪れた009たちは、幼い少女ベティを助ける。ベティは黒人解放の指導者マルク牧師の娘で、人質として捕らわれていた収容所から脱走してきたのだ。命を狙われ逃亡を続けるマルク牧師のもとへ、ベティを送り届けようとする009たち。だが、暗殺者の魔の手が迫り…。
張々湖飯店で働く青年・立花の父は、第二次大戦の終戦間際に軍の秘密命令を受け、チベット奥地にあるという謎のピラミッドの探索に向かったまま行方不明になっていた。父のあとをたどる立花を、砂漠の霧の中から現れた騎馬軍団が襲撃。情報をキャッチした009たちは、立花救出のため小型ジェットで現地に向かう。
囚人とサラリーマンという、全く関係のない人物が見えない怪物に襲われ、不審な死をとげる。怪物が次にねらったのは003だった。009に間一髪で救われた003だが、ギルモア博士の分析によって、目に特殊な薬液が注射されていたことが判明する。サイボーグ戦士は薬液のコンタクトレンズをつけ、怪物の姿を見るが…。
002から新しい情報が届いた。半月前に日本へ観光旅行に行った男が、アメリカで見えない怪物に襲われたというのだ。再びギルモア研究所を襲った怪物は、003を催眠誘導して謎の洋館に監禁。情報をまとめたギルモア博士は、ロープウェイで起こった殺人事件が、復讐鬼の行動の背後にあることを突き止める。
四人のサイボーグ戦士が相次いで行方不明となり、006と007までもが罠にかけられて誘拐された。追跡した009の小型ジェットは、二機のジェット機に遭遇。事件は双子の天才科学者による、サイボーグ戦士への挑戦だったのだ。孤島の電磁牢に閉じこめられている仲間を救うため、009は単身潜入をはかるが…。
009のレーサーとしてのライバル・若柳は、レース中の事故にショックを受け、すっかりモチベーションを失っていた。009は若柳にかわり、新型レースカー・フェニックス号のテストを行う。ところが爆発事故が発生してテストは失敗。若柳の事故やテスト失敗の裏では、国際産業スパイが暗躍していたのだ。
パブリック連合国とウラー同盟、二大国の軍備拡張競争はとどまることを知らない。両者の緊張を高める事件も続発。事件の現場には、必ず謎の人形の姿があった。001はその人形に、得体のしれない悪意を感じ取る。二大国間の冷戦をあおり、最終戦争の引き金をひかせようとする人形に、サイボーグ戦士が立ち向かう!