冒険好きの少年明夫とトムは、不時着した無人宇宙船で遊んでいるうちにハッチが閉まり、宇宙に飛び出してしまった。二人を心配したガメラは、宇宙船を護衛したが、途中ではぐれてしまった。やがて、自動操縦される宇宙船は、謎の発進基地に戻った。だが、この星は荒涼たる廃墟で、恐しい怪獣が跳梁しており、二人は怪獣ギャオスと獰猛な悪獣ギロンとの凄絶な格闘に肝を冷すのだった。そして、とある物陰にひそんだ時、二人は円錐形のボックスに入れられてしまった。それは、高度の文明が生んだ交通機関で、地下のパイプを伝って移動するボックスだった。やがて、基地のコントロール・センターに来た少年たちは、電子翻訳装置を使って日本語を話す二人の女性に出会った。明夫とトムは、この星の素晴らしい文明の一端を見て驚き、地球への帰還をも約束して喜んでいた。ところが、彼女たちは仲間たちを食べて生きのびていたのだ。喜びも束の間、首枷をはめられ、頭髪を剃られ、二人は危機におちこんだ。少年たちを助けたのは後を迫っかけて来たガメラだった。ガメラが少年の味方であることを知った宇宙人は、リモコンを使ってギロンをけしかけ、ガメラと闘わせた。二転、三転、ガメラは少年たちの活躍もあってギロンを倒し、少年たちの乗込んだ宇宙船を口にくわえ、地球に戻っていった。