西暦2199年、ガミラス族が地球を征服するために攻撃を仕掛ける。地球の防衛軍の努力にもかかわらず、圧倒的な異星人の技術の前に敗北し、地球は荒廃した放射能汚染地帯と化す。生き残った人類は地下シェルターへ退避するが、そこも機能しなくなり、人類の存続は1年を切っていた。
絶望が深まる中、イスカンダルの女王スターシャが援助を申し出る。その解決策は、地球の放射能を浄化できる装置「コスモクリーナーD」にある。この不可欠な装置を入手するためには、期限が迫る前に14万8000光年もの距離をイスカンダルまで旅しなければならない。
人類の希望は、第二次世界大戦期の艦を改装した宇宙戦艦ヤマトの乗組員に託された。