Kotaro Takamiya, scientifique renommé, est un jour kidnappé par des hommes de l'Empire des Machine alors qu'il est en pleine conférence. Son petit frère, Teppei, tente aussitôt de le secourir mais il est rapidement éjecté du BT à bord duquel le kidnappeur s'enfuit. Tombé dans une décharge et menacé par des soldats, Teppei se demande alors comment il va bien pouvoir retrouver son frère, jusqu'à ce que son sang éveille X, un puissant BT disparu depuis des années.

La série se déroule au xxe siècle, dans un monde où la pollution est devenue un problème d'envergure internationale. Pire encore, le Docteur Gori, un homme-singe extraterrestre d'une intelligence diabolique, cherche à s’emparer du pouvoir en créant des créatures monstrueuses à partir de la pollution générée par les humains. En réponse aux agissements de Gori, la Fédération Galactique dépêche alors Nébula 79, un satellite artificiel dont la fonction est la sauvegarde des planètes sous-développées de l'univers, pour prendre la situation en mains. Ordinator, l'entité invisible qui dirige Nébula 79, envoie son meilleur agent, le cyborg Spectreman, pour contrecarrer les plans du Docteur Gori. Mais Spectreman doit toutefois conserver son identité secrète pour agir efficacement, aussi revêt-il une apparence humaine dans la vie de tous les jours, endossant le rôle d'un garçon de bureau gaffeur du nom de Georges, travaillant au sein de la Brigade Anti-Pollution de Tokyo.