西暦2199年、地球は宇宙人(ren)・ガミラス帝国の侵略を受けていた。ガミラスは冥王(wang)星に前線基地を建設し、地球に対して遊星爆弾(dan)による無差別攻撃(ji)を加えていた。海(hai)は蒸発(fa)し地球は赤茶けた姿に変貌し、放射(she)能(neng)汚染で地上の生(sheng)物(wu)は死滅する。人類は地下都市を建設し、地(di)球防衛軍(jun1)を結成して抵(di)抗を続けていたが、科学力の差の前(qian)になす術(shu)もなく、地(di)下にも放射能汚(yu)染が進行し、人類の絶滅まであと一年余(yu)りと迫っていた。
最後の地球防(fang)衛艦隊が、冥王星空域でのガミラス宇宙艦隊との交戦で壊滅(mie)し、人類生存の希(xi)望は完全に潰(kui)えたかに見えた。しかし、この海(hai)戦の最中に外宇宙から飛来した一隻(zhi)の宇宙船が火星に不時着、通信カプセルが回収される。その中にはイスカンダルから、「放射能除去装置(zhi)・コスモクリーナーDを受け取りに来るように」との救援メッセージと、航海に必要(yao)な波(bo)動(dong)エンジンの設計(ji)図が納められていた。極秘(mi)裏に宇宙戦艦(jian)へと改(gai)造中だったヤマトに波動エンジンが搭載され、目(mu)的が地球脱出から放射(she)能除去(qu)装置・コスモクリーナーDの受け取りに変わる。
14万8千光年の彼方、大マゼラン星(xing)雲のイスカンダル星に向け、1年(nian)以内に帰還しなければ人類滅亡という状況下、宇宙(zhou)戦(zhan)艦ヤマトは人類最後(hou)の希望を託(tuo)されて発進する。
ヤマトはガミラス帝国と戦い、未知の宇宙(zhou)空間における障害を乗り越えながら、イスカンダル星(xing)を目(mu)指して行く。