タケシは16歳の誕生日に、自分が滅亡したアポロン星の王子であること、そして体内に宇宙規模のエネルギーを解放することができる鍵＝キイ・エナルジーが埋め込まれていることを知った。かつてアポロン星を滅ぼしたダザーン軍団が地球侵略を開始したとき、タケシはダイアポロンへと合身を遂げる。これから彼は仲間たちとともに、宇宙と地球の危機を救うための戦いを始めるのだ。

孤児院の「あおぞら園」に新しく入ってきたヒデキは、前回のダイアポロンとダザーン軍団との戦いの中で、父を失った少年だった。皮肉にも、その翌日はヒデキの父が建設に関わっていた赤部ダムの完成記念パーティ。ダザーン軍団は、このダムを襲ってダイアポロンを誘き出そうと考えていた。タケシは、現れた魔獣バグラドンに対し、ダイアポロンとなって立ち向かう。ダイアポロンよ、ダムを守れ！

ミスティ海域の上空で、飛行中の旅客機が消滅するという怪事件が続発していた。UFO少年団の松男は早く現地へ入って調査すべきだと主張するが、まだ事件の手がかりが見えない以上、タケシは慎重だった。そんなとき、ミキがクラスメートのさゆりを連れて来る。さゆりの父は昨晩、円盤に連れて行かれたらしいのだ。父とふたりで暮らしていたさゆりは、酷い精神的ショックを受けていた。

ダザーン軍団のダザーン総統は、息子のギラニク総司令や、その部下のヒドー隊長の相次ぐ失敗に業を煮やしていた。そのため総統は、新たに地球侵略本部の指揮官として、ガメツ将軍を派遣する。ガメツは早速、作戦を提案。その作戦とは、強力なメカ獣・サソリンガーを日本へ送り込むことだった。ダザーン軍団の戦力強化も知らず、ふだんと変わらない日々を過ごすUFO少年団だったが̶̶。

アポロン星人のUFOが、空から街を襲撃した。これに驚くギラニクだったが、実はこのUFOは、ガメツが作ったニセ円盤だった。この奇襲によって、日本にいるアポロン星人の生き残りを誘い出そうという狙いだったのだ。ガメツは、次の作戦として、サイボーグ鉄騎兵を送り込むプランを立てていたが、ヒドーは自分の円盤鉄人を使った作戦のほうが効果的だと主張。さて、ギラニクの判断は？

ダザーン総統は、一度だけガメツに作戦指揮を任せることにした。ダイアポロンを倒すことができれば、暗黒元帥の地位を与えると提示されたガメツは、張り切って次の作戦に臨む。そのころ「あおぞら学園」の園長は旅行に行っていたが、ガメツが送り込んだメカ獣・ギルダロスの攻撃に巻き込まれてしまう。UFO少年団の面々はタケシを捜すが、なかなか見つからないため、UFO戦闘機で出動する！

ガメツが、アポロン星の金属を手に入れた。これを研究すれば、同じ性質の金属を使っていると思われるダイアポロンの居場所を探り当てることも可能だと考えたのだ。居場所さえわかれば、攻略は容易だと確信したギラニクは早速、ガメツの案を採用する。同じころタケシたちもまた、ダザーン軍団の基地を捜していた。敵に先制攻撃をかけなければ、また何も知らない人たちに被害が出てしまうのだ……！

ガメツは、ダイアポロンを開発したのが地球人の科学者ではないか、という説を立てた。もし、この説が正しければ、その科学者を捕まえることが、ダイアポロンを倒す近道となるだろう。ギラニクはヒドーに地球の優秀な科学者をリストアップさせる一方で、ガメツには強力なメカ獣の製造を命じた。そのころ松男は、いじめっ子たちから一匹の小犬を助け、ブッチと命名。隠れて飼い始めるが……。

暗黒ダザーン星雲の惑星ゾウルでは、ひとりの少年・モイラが巨獣ベガトンと仲良く暮らしていた。ベガトンはマンモスや象のような特徴を備えた古代生物だったが、モイラにはよく懐いていた。しかし、ある日、ダザーン軍団の兵士がゾウルにやって来て、ベガトンとモイラをダザーン星へと連れて行く。ダザーン総統は、ダイアポロン打倒にはベガトンの力が有効だと考えていたのだ……！

UFO少年団は作戦会議の結果、ダザーン軍団の基地の場所を見つけ出すために分散して出撃することにした。颯爽と飛び立つ、スペースクリアー号とUFO戦闘機。しかし、ダザーン軍団は、こうした動きにいち早く気づいていた。ギラニクは、あらかじめ準備していた「バチーバ作戦」にはガメツのような冷静な判断力が必要だと考え、ヒドーではなくガメツに作戦の指揮を任せるのだった。

ギラニクは、メカ獣ファイアーダロスを擁して、新たな作戦を開始した。その狙いは、巨大なタンカーが集まってくる予定の港を襲撃し、火の海にすること。ヒデキ＝ヒデキの分析によって、敵の行動を予測したタケシたちは早速、出動。タケシはダイアポロンへと合身する。ファイアーダロス対ダイアポロンの戦いが続く中、燃やされたタンカーが港へ接近。ダイアポロンは、大爆発を防げるか？

ヒデキは、次第に勢力を増してくるダザーン軍団に応戦するため、UFO少年団の新たな攻撃フォーメーションを考案した。それは「Ｘ攻撃」というもので、実戦で使うには、的確な判断力と固いチームワークが必要とされた。タケシはメンバーの中心となって、この攻撃法をマスターするための特訓を開始する。そんなとき、ダザーン軍団が新たなメカ獣メカモグランで、UFO少年団に挑戦してきた！

ガメツが、アポロン星人の生き残りが地球にいることを確認した。と言っても、それはタケシのことではなく、ひとりの美しい女性だった。彼女はひそかに地球人と結婚し、幸せな家庭を築いているのだという。だが、彼女と夫には、子どもがいなかった。そこで、ふたりは「あおぞら学園」で養子として引き取る子どもを探していたのだが、白羽の矢が当たったのは、UFO少年団の松男だった̶̶。

ヒデキはダザーン軍団の円盤の金属の破片を研究して、独自に「円盤探知器」を開発した。しかし、その探知器がタケシとぶつかったために壊れてしまう。ミキの持つルビーのペンダントの話題で、UFO少年団の仲間と盛り上がっていたためだと弁解するタケシに、ヒデキは怒りをぶつけた。そのペンダントは、ミキの母の形見だったのだが……。

ヒドーが「地震発生装置」を完成させた。早速、実験が行われることになり、人々の平和な生活を突然の大地震が切り裂く。震源地に近い「タンポポ園」は、甚大な被害を受けてしまった。「タンポポ園」の中から響く子どもたちの悲痛な呼び声を聞き、タケシはダイアポロンへと合身し、救出に向かう。そのころギラニク総司令は、メカ獣ミザイラーを使った「M作戦」を開始しようとしていた。

休火山が噴火し、現場へ向かった偵察機が行方不明となった。そこでUFO少年団は出動した。なぜなら、ダザーン軍団の仕業ということも、じゅうぶんに考えられるのだ。タケシたちの推察は当たっていたが、一連の出来事はすべて罠だった。UFO戦闘機に盗聴器が仕掛けられたことで、明日のジュニアフットボールの試合にダイアポロンの関係者が出場するという情報がヒドー隊長に漏れてしまう̶̶。

ガメツ将軍は、ダザーン軍団が滅ぼしたジャングラ星人の生き残りを、日本に派遣することにした。彼らの使命は日本のどこかにいるダイアポロン＝アポロン星人を見つけ出すこと。もしガメツに背いたら、彼らはリモコン操作で爆破される運命にあった。ある嵐の夜、特殊なサングラスをかけた2人のジャングラ星人は、ひそかに東京で行動を開始した。

タケシはダザーン軍団の総攻撃によりダイアポロンが溶かされるという恐ろしい夢で目覚めた。これは何かの予兆だろうか？UFO少年団の仲間はタケシを心配する。翌日、焦りを感じたタケシはラビのもとを訪れ、ダザーン軍団の本拠がどこにあるのか、あらためて尋ねてみるが、逆にラビは、タケシの顔に不吉な影が宿っていると指摘するのだった。その言葉通り、タケシを深刻な危機が襲う……！

ダイアポロンは、メカ怪人ドグラスと戦っていた。援護するUFO少年団。しかし、松男のスタンドプレーにより、ミキの戦闘機が攻撃を受け、彼女は頭部を負傷してしまった。このままドグラスが一気に攻め込むかと思われたが、一転基地へと戻っていく。それはギラニク総司令が招聘したダマクター博士による緻密な作戦だった。ダマクターが狙っていたのは松男。これまでにない危機が、UFO少年団を待ち受けていた。

ヒドーは部下たちがアポロン基地をついに発見したと聞き、ギラニク総司令にも無断で攻撃を開始した。手柄を独り占めすることで、ダザーン総統に認められようとたくらんでいたのだ。一方、このピンチに気づいたラビはタケシに知らせようとするが、テレパシーが通じない。そのころ無理がたたりタケシは倒れてしまっていた。ヒデキによれば、激化する戦いで、合身による疲労を癒す余裕もないことが影響しているというのだが……。

ダザーン総統は、地球に「隕石ロボ マグダム」を送り込んだ。マグダムは頭部・上半身・下半身の3つのパーツに分かれているロボットだ。これを合体させるためには、ダザーン星人のマグネット心臓が必要だった。そのころ、タケシの胸の日輪は、まるで日食のような現象を起こしていた。実際の日食と時を同じくして、タケシの身体に表れた異変は、果たして何を意味しているのか。UFO少年団の面々はラビを頼って、ニューアポロン基地へと向かった。

松男と遊んでいたマコが、急に体調を崩し、高熱を出した。すぐに手術が必要だが、マコの血液型が極めて珍しいタイプのものであることがわかり、UFO少年団はショックを受ける。そのころダザーン軍団の本拠では、戦死したヒドーの妹・ジョケツ元帥が着任。兄の仇を討とうと怒りに燃えるジョケツは、上司にあたるギラニク総司令の指示にも聞く耳を持たず、秘密基地の建設計画を動かし始めた。

ジョケツ元帥が操縦する「巨人ロボ ダザーンX」のパワーは、これまでの敵ロボットをしのぐものだった。勝手な出撃に、ギラニク総司令やガメツ将軍は怒りを隠せない。しかもダザーンXは未完成だったのだ。ギラニクの命令を受け、ジョケツは心ならずも一旦撤退するものの、この突然の撤退にUFO少年団は疑問を感じ、念のため、五郎だけがダザーンXを尾行することにした̶̶。

ギラニク総司令はなんとか逃げ延びたものの、いまやガメツ将軍も亡く、ジョケツ元帥との関係も悪化する一方で、ダザーン軍団の中での彼の立場も、かなり悪くなっていた。鋼鉄獣ブルガンダーの性能に着目するジョケツは、ダイアポロンを研究して作られたブルガンダーなら、今度こそ勝てるに違いないと考えた。そのころニューアポロン基地では、ラビがタケシに母・クイーンアポロンが生存しているという事実を告げていた。しかし、タケシの母の居場所は、他ならぬダザーン星だった。

ダザーン総統はタケシに対し、「母に会いたければダザーン星へ来い」と挑発する。もちろんタケシは危険を承知で、この誘いに乗ろうとしたが、ラビによって止められる。しかし、あまりに強いタケシの母への思いを知ったラビは、諦めてダイアポロンに特殊装置を取り付けることにした。この装置があればダイアポロンは、ダザーン星へ行くことができるのだ！

クイーンアポロンは、自分を救うためにダザーン星までやって来たタケシに対し、ダザーン星を緑の星に甦らせて、人々を助けるように言い聞かせる。そんな中、タケシとクイーンアポロンの前に、メカ巨人ザ・ヘルが現れた。ダイアポロンへと合身し、ザ・ヘルに立ち向かうタケシだったが、敵は強く、大ピンチに陥る。そのときダイアポロンを救ったのは、地球から飛んで来たニューアポロン基地だった。