地球では核実験が繰り返し行われていた。これを重く見た「銀河系連盟」は調査隊としてW3を地球に送り込む。もし地球が銀河の平和を脅かす危険な星なら、即座に地球を消滅させろ。その使命を受けて地球に降り立ったボッコ、プッコ、ノッコの3人はそれぞれ、ウサギ、カモ、馬の姿に変身して調査を始める。しかし3人は山火事に巻き込まれ逃げ場を失ってしまった。3人(3匹)を救ったのは心優しい少年、真一だった--。

独裁国家ボロタニア共和国のノーラン博士は全世界を滅ぼすほどの発明をしてしまう。それを知った独裁者は博士に発明を軍事転用するよう迫る。24時間以内にイエスと答えなければ処刑する、と。ノーラン博士は世界平和のために活躍する諜報機関フェニックスに助けを求める。ノーラン救出に派遣されたのは真一の兄、光一だった。

ある日、光一のもとに「釈迦の右手とシャングリラのツタに気をつけろ!」という死者からのメッセージが届く。この意味不明のメッセージを解き明かすため、光一は調査に乗り出す。一方、シャングリラ内の釈迦像に財宝が隠されていることを知ったマック・ロウは、財宝をひとりじめにするため、隠し扉を開ける鍵となる釈迦像の両手を揃えようとしていた。

真一の近所にある豊かな森が観光地として開発されることになった。木々が次々に伐採されていき、動物たちは生きる場所を追われてしまう。一本だけ残った大きなクスの木が動物たちの唯一の避難場所となっていた。しかしいま、そのクスの木までも伐採されようとしていた--。

光一がある朝目覚めると、そこは自分のアパートではなく真一や両親の暮らす実家だった。どういうことか、と首を傾げる光一に両親は、東京に水爆が落ちて全滅したと告げる--。

ちいさな動物園。そこは子供たちと動物たちがふれあえる楽しい場所だった。けれど大金持ちの真名板氏は、動物園をつぶしてもっと儲かるビルを建てようと計画していた。立ち退きを拒否する動物園の周りに彼は高層ビルを建て、日光を奪う。真一とW3は動物たちと子供たちのために立ち上がる。

飛行機や船舶の事故が相次いだ。突然、謎の磁気嵐が襲ったのだ。原因追及に乗り出したW3は、秘密を秘めた鍾乳洞を発見。その中を調べてみると、そこには磁力兵器工場が作られ、シバの女王と名乗る美女が君臨していた。

平和運動の指導者に暗殺の危機が迫った。ボディーガードとして彼を守ることになる光一。一方、真一とW3は同じ町へサーカス見物に出かけてきていた。真一はそのサーカス団の中に、暗殺者が紛れ込んでいるのに気づき、光一に知らせるのだが・・・。

幽霊屋敷と呼ばれる古い西洋館を調べることにした真一とW3。しかし彼等がその館で出会ったのは幽霊ではなく、ミサという名の少女だった。ミサの家系は不治の病が遺伝しているため、家族が全員死に絶えてしまい、自分の命も後わずかなのだと語った。夕日が沈んだら、自分も死ぬ。そう言うミサを救うためW3は--。

世界各地で原因不明の失踪事件が頻発していた。エジプトの古代遺跡ではすでに13人もの人が消えていた。事件の犯人はロケット技師のクラールだ。彼はロケット打ち上げのショックに耐えられる硬直材をテストするため、人間をミイラ化する実験を進めていたのだ。

学校のテストでカンニングをしたと誤解された真一。どんなに無実を訴えても誰にも信用して貰えない真一は、怒って家出してしまう。やはり仲間とケンカしてしまったボッコも真一に同行した。ふたりは北の谷で無実の罪で三十年も服役していたという老人と出会う。

スモールショウ国は地底ロケットの開発に成功したと発表した。しかし調べてみると、それはロケットではなく地底ミサイルだとわかる。発射テストの真実を突き止めようとする光一は、ミサイルに乗り込んだ。と、その光一を乗せたまま地底ミサイルが発射されてしまう。

鉄を食べる新種の魚が世界各国の船を次々に沈没させて行く。それは魚を愛するゴルゴア博士が生み出した魚だった。博士は無秩序に殺されていく魚たちの敵を討つために、この魚を作り出したのだ。しかし某国はこの食鉄魚を軍事利用すべく画策していた。

南極に置き去られて一年、過酷な環境を生きのびたシロという一匹の犬が発見、救助された。人間たちはシロの勇気を讃え、勲章を与えようとする。しかし人間の勝手な都合で置き去りにされたシロは、仲間たちが次々に倒れて行くのを目にし、人間をもう信じない犬になっていた。

何の前触れもなく突然、臨戦態勢に入ったビンゴ連邦。光一はその理由を探るため、同国へ潜入する。軍事回線の故障を隣国からの攻撃と勘違いしたことによる戦闘態勢だと判明するが、回線故障の原因は首相の息子が乗った小型潜水艦だった。潜水艦は回線に引っかかったまま身動きが取れなくなっていて、酸素もなくなりつつあるらしい。光一はこれを救おうとするのだが--。

諜報部員になりたいその男は、自らを『00X』と名乗っていた。ひょんなことから本物の諜報員、光一と知り合った00Xは、大感激。光一のあとに付いてまわり始めるのだが--。

光一が平和のための諜報機関フェニックスに入ったのは、親友である山川の遺志を継ぐためだった。山川は光一の目の前で死の商人バスクに殺されたのだった。山川の残した世界平和への夢と、バスクへの復讐のためフェニックスに入って活動してきた光一だった。そんな光一の前に仇敵バスクが現れた。

サウーズ国が生物兵器の攻撃にさらされている。その犯人を突き止めようと乗り出した光一は、生物兵器がじつは、サウーズ国を独裁国家とするため、反対する国民を殺そうと企んだ皇帝の指示で使われたのだと知る。光一はこの皇帝を倒すべく行動に出る。

真一ははじめて兄の働くフェニックスの秘密本部に招待された。いつもW3と共に事件解決に協力している真一への感謝を示すためだった。しかし、その基地内に基地の破壊を企むスパイが潜入していた--。

世界を我が支配下に。その野望に燃えるフットラーは、大実業家のアニーを配下に引き入れ、その莫大な資金援助を受けて、いよいよ世界征服に乗り出す。フットラーはまず手始めにとピース国への侵略を開始した。フットラーが集めた傭兵たちの中には歴戦の英雄であるクラベスとギロの姿もあった。光一はこのふたりに、君たちはだまされ、利用されているのだというのだが、ふたりの英雄は耳を貸さない。

刑務所から武器密輸犯2名が脱走し、彼等は密造拳銃を隠した火山へと向かった。同じ時、同じ場所に遠足に来ていた真一は、運悪く脱獄囚たちの人質になってしまう。光一とW3は真一を救うべく火山へと急行した。

人気歌手のシャーリーは、父親が行方不明のままなので心配していた。彼女はその父親が付き人に変装して自分のそばにいてくれることには気づいていなかった。父親は元軍人で戦争に負けたときに国から軍資金を盗み出していたのだ。その軍資金を狙う黒十字団から身を隠すため、彼は付き人に変装しているのだった。しかしついに黒十字団にそれがバレてしまう。W3は黒十字団に狙われるシャーリー親子の盾となって活躍する。

金塊輸送車を襲ったアブハチは、逃走中に車ごと川へと落ちてしまう。川底に沈んだ輸送車を引き上げることは不可能だ。アブハチは捜査が縮小されるまで金塊を川底に眠らせておくことにした。しかし日照りが続いて川が干上がりはじめた--。

知恵野ユタカという男が開発した「ものすごい兵器」の設計図を盗むため、世界の一流スパイが日本に乗り込んでくる。光一はユタカ氏とその発明を守るため、スパイたちと戦うのだが、何故かユタカ氏は真一の家へと逃げ込んでしまう。果たしてユタカ氏の正体は? そして彼の発明した設計図の中身は?

ミン島で催される国際自動車レース。それにはナイ国の皇太子も出場することになっていた。その皇太子の命を狙う暗殺者たちがいた。彼等は皇太子の車に時限爆弾を仕掛けるが、光一に見とがめられて失敗する。それでも暗殺をあきらめない一味から皇太子を守るため、光一もレースに出場することにした。

銀河系連盟から地球人についての中間レポートを出せと命ぜられたW3。3人は地球には真一や光一のような素晴らしい人間がいると報告したい。しかし同じ時、海底トンネルの開通式を妨害しようとする海運業者たちが潜水艦でトンネルを破壊しようと動き出していた。こんなふうに自分の利益のためなら大量虐殺も辞さない人間たちの姿の目の当たりにしてW3の心は揺れる--。

行方不明になった物理学者の家に赴いた真一とW3は、進入してきた賊と鉢合わせてしまった。賊と戦い、彼等が盗んだ小包を奪い返してみると、その中には人工ダイヤの製造法を隠し込んだダイヤモンドが入っていた。真一とW3は人工ダイヤの製造法を巡るトラブルに巻き込まれてしまう。

世界各地で突然、落雷による被害が続発しはじめた。気象学会はこの落雷は自然現象ではなく、気象兵器によるものだと発表した。事件の背後には失踪した人工雷の研究家、スカラベ博士の存在があるらしい。真一とW3は稲妻地帯と呼ばれる谷間へ向かう。そこには誘拐されたスカラベ博士の姿と、人工雷発生基地があった。

W3の下に飛来した小型円盤は「早急に地球についての評価を下せ」という銀河系連盟からのメッセージを乗せていた。しかしW3はまだ地球を破滅させるべきか存続させてもいい星なのかの判断がつかない。一方、小型円盤の着陸を目撃してしまった老人がいることに気づいた3人は、この老人の記憶を一日分だけ消去してしまう。そのせいで老人は放火犯として逮捕された。記憶を消されたせいで当日のアリバイを彼は立証することができなかったのだ。

次々に南極観測基地が破壊されてゆく。フェニックスから南極へと派遣された光一は、その犯人を特定した。それは南極の開発が南極それ自体の環境と生態系を破壊すると信じるドアンという男だ。事件は南極に興味を持って船に乗り込んでいた真一とボッコをも巻き込み、展開してゆく。

ニュース映像に光一の姿が映し出された。光一は戦争状態にあるA国とB国の間に立って懸命に和平のために働いていた。そんな光一の身を案じた真一とW3は戦時下の町へと飛ぶ。そしてW3は奇怪なロボットを出現させ、両国を停戦へと導こうとするのだが・・・。

真一はガキ大将とケンカして自宅謹慎処分。そして光一は全国指名手配犯を自首させようと恫喝しているところを、脅迫していると誤解されて警察に通報されてしまう。真一も光一も自分の正義を主張しようとするのだが、ことは裏目、裏目にと出て、ふたりはどんどん窮地へと追い込まれてしまった。

美術館からピカセの世界的な名画を盗み出した四人の老婆を追跡する真一とW3。老婆たちが逃げ込んだ森の奥の館を調べると、何とそこには画家のピカセ本人が潜んでいた。彼は自国の秘密警察に追われ、亡命してきていたのだった。

雪山で遭難した真一は雪女に助けられた。その雪女、じつは氷河期時代の人間で、いまは人間たちに研究材料として追われ、山奥に隠れ潜んでいるのだった。真一とW3は彼女たちに同情し、その境遇を変えてやろうとするのだが--。

アマチュア無線を通じてロッテという少女と親しくなった真一。ロッテの住む村は雪に閉ざされていて、危険な狼も出没するため、食料の買い出しにも行けないらしい。真一とW3はロッテの村へ食べ物を届けようと旅立つ。しかし村で出会った狼は人間に虐待されて片目を失った狼だった。狼と人間と、どちらを救えばいいのか。真一は悩む。

まだ戦争が終わったことを知らないまま、孤島に隠れ住んでいる元兵士。彼の救助に同行した光一は、この孤島に眠る財宝を狙う悪人との対決を強いられることに--。

そこはまったく植物の生えない不思議な土地。アマゾンの奥地にあるその場所の調査に赴いた光一は、その土地の地下にインカ帝国の毒薬製造工場があるのを突き止める。さらにインカ帝国の王女と名乗っているのは光一の幼なじみのマリーだった。

スキー世界大会の優勝候補であるロブは、大会直前に密輸団の取引現場を目撃してしまう。そのせいで捕らえられてしまった彼は、何とか自力で脱出するが、大事故を起こしてしまう。もはや世界大会への出場は絶望的になった。ロブと親しい真一は何とか手助けしたいと考えるのだが--。

U国の水爆実験用の工場が次々に破壊されている。調査に赴いた光一は水爆実験に反対する平和運動家たちの仕業だと突き止める。人や地球に壊滅的な被害を及ぼす水爆は確かに悪だ。しかしその悪を絶やすために振るわれる暴力もまた悪ではないのか? 平和を求めるが故に破壊的な力を求めてしまう人間の心の闇をW3はみつめることになる。

町に怪談めいた噂が流れていた。北の岬にあるトカゲ沢家に幽霊が現れ、夜な夜なピアノを弾いている、という。それはトカゲ沢氏と離婚した後自殺した夫人と娘の幽霊らしい。好奇心旺盛な真一はさっそく、その邸を調べてみるのだが--。

真一とクラスメートたちは修学旅行での船旅を楽しんでいた。その船にウルトラペスト菌を持ち込んだスパイたちも乗り込んでいた。その細菌が漏れ出し、子どもたちは次々に発病して倒れてゆく。このバイオ・ハザードに対し、真一に同行していたプッコが立ち向かう。

西部でノッコそっくりの馬、ジェロニモが殺された。その記事を読んだ真一とW3は他人事ではないと馬殺しの犯人を捜しに西部へと旅立つ。そして馬殺しらしき少年を見つけるのだが・・・。

宇宙から地球征服を企む宇宙人たちが侵略してきた。彼等はネズミの姿に化け、地球のネズミたちを従えて人間たちに攻撃を仕掛けてくる。W3は宇宙パトロール隊員で猫に変身したロッコと共に侵略者たちから地球を守る。

プッコは地球についての判断をそろそろ下さなければならないというが、ボッコはまだ調査の途中だと言って取り合わない。これ以上、銀河系連盟を待たせたら。自分たちも星へ帰れなくなってしまうとプッコは苛立った。彼は地球壊滅を決めたときに使う反陽子爆弾を近くに止まっていたトラックを隠す。と、そのトラックはギャング一味のもので、ギャングたちは反陽子爆弾を乗せたトラックで銀行強盗に向かってしまう--。

人工衛星コントロールセンターが破壊され、何者かによって人工衛星が盗まれてしまう。この事件に巻き込まれた光一を救うため、W3は泥棒一味に立ち向かうが、泥棒たちはロボットを使って反撃してきた--。

ワニが飲み込んでしまった大事な機密書類カプセルを取り戻そうと、ポケラたちはワニを盗み出す。その現場に居合わせた真一たちは、ワニを取り返し、故郷のインドに帰してやろうと考える。そしてポケラたちとW3との間でワニの争奪戦が始まった。

マヤ遺跡に調査に赴いた真一とW3。真一はこの機会にペンフレンドのカメルンに逢おうと思っていた。ところが訪ねてみると村に山賊テキーラに襲われ、カメルンも誘拐されていた。真一とW3はカメルン救出に走る。

プッコは反陽子爆弾を地中に埋め、自分だけ星に帰ろうと円盤に乗った。しかし円盤の故障でプッコは九州に不時着。しかも埋めたはずの反陽子爆弾は科学者たちの手に渡り、時限装置が動き出してしまう。爆弾を止めるにはプッコの円盤が必要だった。しかし、故障した円盤は九州にある。W3は極限のタイムリミットの中、地球を救うために走り回る。

野球のボールを追いかけて怪しい工場に入り込んでしまった真一は、その工場がスモッグ爆弾を使って世界を恐怖に陥れようとしている4Z団の隠れ家であることを知る。捕まってしまった真一を救出しようとしたプッコまでが囚われの身となってしまい、事態は万事休す。

ノッコが真一に頼まれて作ったてんてこマシンが盗まれた。盗んだのは大臣に雇われたスパイたち。大臣はそのマシンで首相を暗殺し、国を乗っ取ろうと企んでいた。W3の活躍でマシンを取り戻すことには成功するのだが、しかしそれで平和が訪れるわけではなかった--。

その湖には怪物が潜んでいるという。調査に赴いた真一とW3は怪物の正体が黄金色のプランクトンを全身に付着させたクジラだと分かった。W3はこの「怪物」を捕らえて見せ物にしようと企む興行師たちの手からクジラを守り深海に帰してやろうとする。

とうとう銀河系連盟は地球を破壊することに決定した。それをプッコたちから打ち明けられた真一はフェニックスにすべてを話す。このままでは地球は滅ばされてしまう。それを知ったフェニックスはW3を地球の敵として戦うことを決意する。そしてW3と人類との戦いが始まってしまう--。