在2019年，现代科技高度发达，机器人已经成为了人类生活的一部分。中央种子岛高中的机器人部是一个只有两个人的小团体，他们痴迷于掌上游戏，其中一个人是八汐海翔（木村良平 饰），另一个是超级喜欢机器人的部长濑乃宫秋穗（南条爱乃 饰）。
由于人数过少，机器人部面临被废部的困境。然而，他们有一个最大的梦想——等高大小的机器人GUNVARL参加来年举行的东京市博会。为了顺利获得经费，机器人部必须在ROBO-ONE大赛上取得优胜。
在紧张刺激的比赛后，机器人部顺利存活，还吸纳了在机械方面拥有极高天赋的日高昴（细谷佳正 饰）入部。巨型机器人的建造有条不紊地进行着，瑰丽的梦想恣意绽放。然而，阴谋的黑影也悄悄笼罩种子岛，这一切全与九年前的事件息息相关。
本片根据志仓千代丸的原作改编。
