Un empire extraterrestre belliqueux, Véga, a asservi et ravagé la lointaine planète avancée et pacifique d'Euphor. Le prince d'Euphor a toutefois pu échapper au massacre en leur soustrayant la machine de combat Goldorak (Grendizer en V.O.) pouvant voyager à travers l'espace arrimé dans sa soucoupe porteuse. Son pilote trouve refuge sur Terre deux ans avant le début de l'intrigue, est alors découvert, soigné et adopté par un scientifique humaniste : le professeur Procyon (Genzō Umon en V.O.), directeur d'un centre de recherches spatiales localisé au pied des Monts Yatsugatake. Ce dernier lui donne l'identité d'Actarus Procyon, son fils, et dissimule Goldorak dans une base souterraine sous le Centre. En tous points humain extérieurement, contrairement aux humanoïdes au physique plus « exotique » de Véga, Actarus mène une vie de Terrien ordinaire et travaille comme garçon d'écurie au Ranch du Bouleau Blanc voisin (ranch Shirakaba en V.O.), co-géré (en V.O.) par Rigel et Procyon. Lorsque l'empire de Véga tourne sa soif de conquêtes vers la Terre, il établit une base militaire dans ce but sur la face cachée de la Lune. Actarus, bien que très réticent (en V.O.) à reprendre les commandes de son « engin de mort », s'oppose bien vite à leurs plans en combattant, avec Goldorak, leurs soucoupes et monstres robotiques. Il est aidé initialement par Alcor, qui pilote ici une modeste soucoupe construite par ses soins, l'O.V.Terre (« objet volant terrien », T.F.O. en V.O., par analogie avec U.F.O.). Au fil de la série, l'identité secrète d'Actarus le devient de moins en moins, et deux jeunes filles finissent par rejoindre le tandem masculin de départ : d'abord Vénusia (Hikaru Makiba en V.O.), la fille de Rigel, puis Phénicia (Maria en V.O.), la sœur cadette du prince, retrouvée aux trois quarts de la série, qui a elle aussi échappé au massacre d'Euphor. Le quatuor devient la Patrouille des Aigles (Grendizer Team en V.O.), équipée de trois engins qui s'assemblent à la partie « robot » de Goldorak (le Dizer en V.O.) pour les combats aériens, sous-marins et souterrains, à mesure que les stratagèmes de Véga deviennent plus complexes. Le Grand Stratéguerre (Véga) finit par abandonner sa planète, détruite dans une catastrophe, pour commander personnellement l'invasion de la Terre. À la fin de la série, il est anéanti, ainsi que les restes de sa flotte, dans un combat ultime et rapide entre la Terre et la Lune. Tous les protagonistes étant sortis vainqueurs de cette dernière bataille, Actarus et Phénicia prennent la route d'Euphor, avec l'espoir d'y refonder une civilisation. Tout au long de la série, Actarus affronte des envoyés de Véga, dont certains sont de vieilles connaissances, voire des proches, qu'il a côtoyés au temps où il vivait sur Euphor. Ces rencontres ou ces retrouvailles se soldent par des victoires parfois très amères pour le prince d'Euphor.Goldorak (グレンダイザー, Gurendaizā?) : Goldorak est une gigantesque machine de guerre extraterrestre en deux parties, très lourdement armée. L'engin est stationné dans un lieu tenu secret du Centre de recherches spatiales. Il en sort, pour ses missions, par des routes souterraines ou son accès direct, eux aussi secrets. Le voile de ses origines est partiellement levé dans l'épisode 2. Présenté comme le premier prototype et seul exemplaire d’une nouvelle génération de machines de guerre, il est censé surpasser tout ce qui existait auparavant. Aucune idée de lieu et de temps ne nous est donnée sur sa construction avant l'épisode 49 où l'on apprend qu'il a servi pour conquérir Euphor. Sa réalisation est donc antérieure à ce conflit. Actarus est parvenu à s'en emparer dans des conditions que l'on ignore et s'est enfui sur Terre après avoir détruit grâce à lui ses poursuivants. Goldorak a donc été apparemment conçu comme un engin offensif, mais s'est finalement retrouvé dans le rôle de défenseur de notre planète. Sur Terre et en version française uniquement, Goldorak a été perfectionné par Procyon et Actarus. Cela est dit dans l'épisode 8.