西暦2199年、太陽系外からの敵であるガミラス帝国は、母星の危機を救うべく他惑星への侵略を開始した。ガミラス帝国軍との戦いで地球軍は惨敗を喫したが、時を同じくしてガミラス帝国軍は大量の放射性星型爆弾を地球に向けて発射した。地球の抵抗力はますます弱くなっています。双子惑星イスカンダルに救援に来たベンとガミラスは、波動エンジンと波動砲の設計図を地球に送り、同星には放射性エネルギーを除去する装置「コズミッククリーナーD」があることを地球軍に知らせた。欧米との交信を失った地球防衛軍は、イスカンダル星から提供された技術を用い、海底に眠るヤマトを宇宙戦艦へと改造した。ヤマトの乗組員全員が「スペースクリーナーD」を取り戻す長い旅に出た。