故事设定在一个从未出现过奥特曼与怪兽的地球上。某天，一名外星人意外从宇宙坠落，他手持有着象征身份的红色宇宙回旋镖“奥美迦头镖”，并有着“究极”的称号。 失去过往记忆的外星人 “奥美迦” 化身为地球人模样，被人称为“宙人”。初到地球的宙人，对人类充满好奇，积极主动地接触和了解这些陌生的生命体。 当神秘巨型生物接连出现时，尘封的记忆碎片被唤醒，宙人认出这些生物正是记忆中的 “怪兽”。面对怪兽的威胁，强烈的使命感驱使他变身成为奥美迦奥特曼，与怪兽展开战斗。 与此同时，地球上的人类对突然现身的巨型生物，以及手持红色头镖与之战斗的巨人充满疑惑。为探寻真相，人类开始从各个角度观察这位神秘巨人。随着故事推进，来自外星的宙人与一位普通青年逐渐成为并肩作战的伙伴。作品将通过他们之间的羁绊与经历，深度探索 “奥特曼为何要守护地球” 这一问题的答案。 现在正是觉醒之时。
同时拥有显赫出身和悲痛过去的卡路尔·阿巴斯（花江夏树 配音），以庶民的身份和无血缘的妹妹艾丽尔（竹达彩奈 配音）登上伊斯拉，前往凯格斯高中飞行科学习。伊斯拉是一座漂浮在半空中的陆地，由巴雷特洛斯共和国等三个国家共同管理。在动力的驱动下，伊斯拉开启了遥远的征程，前往传说中的圣泉寻找“天空的尽头”。然而仅有极少数领导层成员知道，伊斯拉此行还有另一个不可告人的使命。卡路尔偶然邂逅了贵族女孩克莉亚·库鲁斯（悠木碧 配音），他们彼此互生好感，并结成飞行训练搭档，但卡路尔却不知晓他和这个女孩有着怎样痛苦的孽缘。满怀理想的少男少女遨游长空，等待他们的是何等严酷的命运…… 本片根据犬村小六（小说）、森泽晴行（插画）创作的轻小说改编。
热爱冒险的14岁少年翔锋，在一次野外探险的时候闯入了外星侵略者和地球联合军的战场，在躲避攻击的过程中跌入神秘山洞，遇到一个被水晶封印的神秘少女，并意外触发洞中的远古遗迹机关唤醒了沉睡的少女灵心，被吸进入异空间的翔锋获得了凝聚星球意志的星魂之石和召唤咒语。回到现实的他遭到机兽的追杀。在危急时刻星魂之石发生共鸣，翔锋念出咒语唤醒星球的意志，意志能量附着在一辆废弃的跑车上，变形成为红色的机器人——烈空焰，轻松击退了外星机兽。烈空焰是为了守护星球而诞生的6个星魂战士的其中一个，它的主人就是唤醒它的少年翔锋。从此翔锋肩负起守护地球的艰巨责任，他和烈空焰一边寻找唤醒其它的星魂战士，一边和外星侵略者派出的各种敌人展开激烈战斗……
