Nel futuro prossimo, una razza di alieni giganteschi dalle sembianze biologiche (a metà fra vegetali ed insetti) viene individuata pericolosamente vicino al Sistema solare. Nel monitorare i loro progressi, gli umani intuiscono che la loro intenzione è quella di distruggere la razza umana esattamente come il sistema immunitario si disfa dei batteri nocivi; l'intuizione viene confermata dall'aggressività degli alieni, dalla distruzione di una stella simile al Sole (sfruttata dagli alieni come nido di cova) e dal loro progressivo avvicinarsi al pianeta Terra. L'umanità è quindi costretta a rispondere con l'attacco. Per l'occasione, vengono coinvolte tutte le risorse terrestri al fine di creare una flotta di astronavi da combattimento e dei robot guerrieri giganti. Questi ultimi saranno pilotati dai migliori adolescenti del pianeta, convocati dalle apposite scuole di allenamento sparse per tutto il mondo.

21世纪人类开始具备了探索和开发宇宙空间的能力，但是受到通称宇宙怪兽（STMC/Space Terrible Monster Crowd）——一种以恒星作载体繁殖的生物来袭，使人类文明受到重大威胁。为了对抗宇宙怪兽消除威胁，人类开发了机甲兵器中被称为最强型决战兵器的Buster机组（Buster Machine）“GunBuster”（钢巴斯塔）。

宇宙パイロットに憧れるタカヤノリコは、おねえさまに見守られ、コーチの特訓を受けながら遂に宇宙に旅立つ。強力なライバルの登場、敵宇宙怪獣との遭遇、そして父の戦艦「るくしおん」がノリコの目の前に…。