宝島での激戦を終え、科学王国へと帰還した千空たち。手に入れた石化装置で司が復活、科学王国の仲間となった！そして、千空たちは石化の元凶・ホワイマンの発信源である“月”を目指し、「月面着陸計画」を始動。世界中から宇宙船の材料を集める為、ペルセウス号で大海原へと飛び出した。しかし、アメリカを目指す船旅の中で、航路を巡り千空と龍水の意見が対立！どちらを採用するか決めるため、まさかのポーカー対決が始まる！

航路を巡る千空VS.龍水のポーカー対決は、捨て身のウルシ作戦で千空が勝利。ムズさ100億％の最短ルートでアメリカを目指す。過酷な船旅には娯楽が欲しい！という龍水の提案で、船上にカジノが誕生。フランソワがゲストに合わせたオリジナルカクテルを提供してくれる「バー・フランソワ」も開店し、船員たちを楽しませる。そんな中、松風は石化装置にまつわる忌まわしい記憶を思い出していた。

40日におよぶ過酷な船旅を、科学の航海術と結束力で乗り切り、遂に新大陸アメリカへと到達したペルセウス号。千空たちは、かつての文明を失ったアメリカの現状に、必ず全人類を助け出すと、決意を新たにする。早速、サクラメント川を渡りながら、復活液の材料であるコーンを探す千空たち。夜になり、誘蛾灯を頼りに探索を進めていると、司が強い殺気に気付く……！

遂に、アメリカ大陸に足を踏み入れた科学王国一行。千空たちが闇夜の誘蛾灯でコーンのありかを探っていたところ、司が暗闇から強い殺気を察知！突如、何者かにマシンガンで襲撃される！司の超反応と龍水の機転で何とかかわした千空たちだが、アメリカに高い科学力を持つ復活者がいることが判明する。翌朝、再び現れた復活者は、更なる驚きの科学武器で千空たちに迫る……！

新大陸で高度な科学力を持つ復活者に襲われた千空たち。敵の本拠地を探る為、自らスパイとして敵城に乗り込んだゲンは、そこで、敵のリーダーである科学者・Dr.ゼノと対面し、尋問を受ける。無線から千空たちにコンタクトを取ってきたゼノは、ゲンの偽情報から大樹との対話を要求し、緊迫の交渉がスタートする！そして、千空たちは迫るゼノ軍との対決に備え、ペルセウス号のパワーアップを試みる！

ゼノ軍に対抗すべく、ペルセウス号の「空母大改造計画」をスタートさせた千空たち。早速、船の突貫工事を進めつつ、敵のリーダー・ゼノの身柄を拘束する為の特殊部隊を結成、司たちが敵陣へと向かう。一方、ゼノからDr.大樹の暗殺を任された、総司令官・スタンリーは、ルーナをスパイとしてペルセウス号へと送り込む。そこで、ルーナがこぼした情報から、千空とゼノの驚きの関係が判明する！

ルーナの言葉から、ゼノが科学の師匠に当たる男だと気付いた千空。千空が小学生の頃、世界中の科学施設に質問メールを送り、返答をくれたのがNASAの科学者・Dr.ゼノだった。科学を愛するゼノの言葉に、力を貰っていた科学少年の千空。ゼノもまた、若き科学者との交流を楽しんでいた。しかし、それから数年後、ゼノは科学の武力で独裁者になるという願望を語る様になっていく……。

かつて、科学を通じて師弟関係にあったゼノと千空。二人は同じ頃に石化から目覚め、それぞれの場所で科学を発展させていた。復活後、科学武器を製造する為の城を築き、世界を導く独裁者になることを目論むゼノ。そして今、ゼノの指令により、凄腕スナイパーのスタンリーが、科学王国のリーダーの命を狙う！スパイであるルーナは、船内から標的を見つけ、スタンリーに合図を送ろうとするが……。

科学王国のリーダーが、かつて師弟関係にあった千空だと気付くゼノ。それでも、ゼノはスタンリーに千空の狙撃を指示。混乱に陥るペルセウス号の中で、千空はスタンリーに狙撃されてしまう！咄嗟の防御で一命は取り留めたものの、瀕死の重傷を負った千空。大樹はかつて医学生だったルーナに、千空の治療を頼み込む。その頃、ゼノ城を視察中のクロムたちは、ゼノ捕獲作戦へと動き出していた。

ゼノ城へ潜入する為、秘密の地下トンネルを掘り始めたクロムたち。狙撃され瀕死の千空に変わり、科学使い・クロムが自ら土を掘る為のドリルを考案。科学王国が一丸となってクラフトを進めていく。一方、大樹に頼まれ千空の治療にあたっていたルーナは、ゼノ軍のスパイでありながら、千空への特別な感情に気がついてしまう。そんな中、ゼノ軍は科学王国を脅かす、驚愕の秘密兵器を作り上げていた……！

遂に始まった、科学VS.科学のリーダーを狙う速攻戦！強大な科学武器を有するゼノ軍に対し、千空たちもペルセウス号を空母へとパワーアップ！病み上がりの千空は、龍水と共に飛行機へと乗り込み、スタンリーとのドッグファイトに挑む。激しい空中戦が繰り広げられる中、ゼノ軍が密かに開発を進めていた巨大な科学兵器が、船上の松風たちに迫っていた！

天・地・水上と激しさを増す科学王国同士の制圧戦。空中で千空たちがドッグファイトを繰り広げる中、地上ではゼノ軍が巨大な潜水艦でペルセウス号を襲撃！万事休すかと思われた時、クロムたちがゼノを確保！密かにトンネルを掘り進め、ゼノ城への潜入作戦を遂行していた。拘束され、クロムと共にトンネルを進むゼノ。その最中、千空もかつての科学の師である、ゼノの元へと向かっていた……。