La série débute lorsqu'un pilote jeune mais confirmé, Alcor (Koji Kabuto) rejoint les équipes du professeur Procyon à bord d'une soucoupe construite par ses soins : l'OVTerre (TFO). Dans le même temps, les forces de Véga commencent à s'intéresser de près à la planète Terre et construisent une base avancée sur la face cachée de la Lune (le « camp de la Lune Noire »). Ils vont découvrir rapidement qu'Actarus est présent sur Terre et vont livrer contre lui une guerre sans merci, l'obligeant à replonger dans le combat pour la défense de la Planète Bleue.

Actarus (Daisuke Umon) est le prince de la planète Euphor (Fleed). Attaquée par l'empire galactique de Véga, cette planète est détruite et polluée par des radiations, la population est réduite à néant et les parents du prince sont tués. Le prince d'Euphor réussit à s'enfuir en dérobant à Véga Goldorak, un robot transporté par une soucoupe volante, conçu par les scientifiques de Véga, dont s'est emparé Actarus pendant l'attaque d'Euphor. Il rejoint alors la planète Terre et est recueilli par le professeur Procyon (Genzo Umon) qui l'adopte et cache Goldorak dans le sous-sol du centre de recherches spatiales dont il est le directeur.
Sur Terre, Actarus vit paisiblement et tente d'oublier les tourments de la guerre qui a détruit sa planète natale. Il vit comme un simple fermier et s'occupe de chevaux dans le ranch de Rigel (Danbi Makiba) dont la fille, Vénusia (Hikaru Makiba), est secrètement amoureuse d'Actarus. Mis à part le professeur Procyon et quelques scientifiques, personne ne connaît la véritable identité d'Actarus. Zhine, l'artiste du village, qui aime la forêt et qui discute régulièrement avec Actarus des forces de mère Nature, est aussi une des rares personnes à connaître le secret d'Actarus.

Les forces de Véga vont déployer des trésors d'imagination pour combattre Goldorak, en lançant des attaques de robots. Uniformément nommés Enbanjū (soucoupes sauvages) en japonais, ces robots se divisent en 2 catégories dans la version française :

• les golgoths, autonomes ; (mis à part le Golgoth 7 piloté par Janus dans le 7^e épisode et le Golgoth 32 piloté par Astrida dans le 32^e épisode), animés grâce à la greffe du cerveau d'un citoyen d'Euphor.
• les antéraks, pilotés par les hommes (ou femmes) de l'armée de Véga.

auxquelles on ajoute à part :

• les monstrogoths (Végajû), animaux gigantifiés et robotisés par Véga.

Les forces de Véga feront parfois appel à des commandants de la division Ruine. Cette unité d'élite regroupe les meilleurs pilotes et possède les armes les plus puissantes de l'armée de Véga.