Au Japon, la Patrouille scientifique est une unité militaire composée de cinq membres et qui a pour mission d'étudier et de contrer l'action de monstres souvent extraterrestres qui menacent la Terre. Hayata, un héros humain, fait la rencontre d'un géant extraterrestre appelé Ultraman. Celui-ci lui remet la capsule Bêta, qui leur permet de permuter lorsque des monstres attaquent le Japon. Cependant l'énergie vitale d'Ultraman diminue rapidement et il n'a que 3 minutes pour venir à bout de son ennemi !