イギリスの誇る火星探検用ロケット、ゼロＸは離陸後、何者かの妨害にあって装置に故障を起し爆発してしまった。国際救助隊は第二のゼロＸが無事発進出来るよう依頼され、サンダーバード1号のスコット（＝声の出演＝中田浩二）、2号のバージル（宗近晴見）、3号のアラン（剣持伴紀）が急拠ゼロＸの秘密基地へ飛んだ。一方国際救助隊の隊長ジェフはロンドンの駐在員レディ・ペネロピ（黒柳徹子）にゼロＸの搭乗員をひそかに調査させた。その結果、塔乗員の中に変装した国際的犯罪組織ザ・フードの一員がいるのを発見、快速艇で海上へ逃れるフードを追撃したペネロピがこれを撃破した。その時サンダーバードに守られたゼロＸが悠々と飛んで行った。そしてゼロＸは火星に到着した。だが探検隊は何者かによる無気味な攻撃を受け危険に瀕し、早々に離陸、地球へ向った。ところが思わぬ事故が起った。ゼロＸに接続する一号、二号ジェットのうち二号ジェットが接続に失敗、爆発したのである。いち早くゼロＸからの無電をキャッチしたサンダーバード宇宙中継船は、本部へ通報、直ちに国際救助隊がかり出された。科学者ブレインズもゼロＸ設計者のもとに飛び、そこからサンダーバード2号のバージル、3号のアランと連絡をとった。アランは空中でゼロＸ機械室へと綱渡りで乗り移り、ブレインズの指示に従って、壊れたジェットの修理を始めた。その間にもゼロＸは地球に迫っていた。激突するかに見えた。だがアランのお手柄でゼロＸは立ち直ることが出来た。そしてアランはレディ・ペネロピに念願のナイトクラブへ招待され、楽しくすごすのだった。ふと気づくと、まわりのテーブルには国際救助隊の面々、隊長のジェフ・トレーシーはじめバージルやゴードンらが顔を揃えていた。