Due importanti scienziati, il dottor Kabuto e il dottor Inferno, durante una spedizione archeologica presso l'isola di Rodi, ritrovano complessi e pericolosi manufatti meccanici appartenuti ad un'antica civiltà.
Il Dottor Inferno decide di sfruttare la scoperta per subdoli fini personali, tesi alla conquista del mondo. Kabuto, compresa la malvagità del collega, costruisce un robot meccanico adatto ad affrontare gli automi dello scienziato criminale, utilizzando una lega di sua invenzione, il Japanium, dotata di una resistenza incredibile.
Inferno decide di eliminare l'unico ostacolo ai suoi piani di conquista e invia i suoi fedeli soldati, le maschere di ferro, ad assassinare Kabuto.
Lo scienziato non riesce a opporre resistenza ma, prima di morire, riesce ad affidare al nipote Ryo, accorso troppo tardi suo aiuto, il potente robot combattente, Mazinga Z. Il giovane, entra a far parte del personale dell'Istituto per la ricerca dell'energia fotoatomica, un laboratorio condotto dal professor Yumi, un collega ed allivo del nonno.
Comincia così la lunga guerra fra le forze del bene e i terribili mostri meccanici inviati dal perfido scienziato. Ryo, aiutato dalla bella Sayaka, la figlia del professore del laboratorio, e dal buffo Boss, imparerà a pilotare il robot e impiegarlo efficacemente per sconfiggere i nemici.
Il finale di Mazinga Z non è mai stato trasmesso in Italia poichè la RAI all'epoca acquistò solo 51 dei 92 episodi lasciando a metà la serie.
Non è difficile immaginare che Mazinga Z dopo aver combattuto numerose battaglie contro i mostri combattenti sconfiggerà il dottor Inferno, il quale troverà la morte alla fine della serie