南方から巨大な砲弾が東京タワー近くに飛来する。その中から「正太郎」と呼ばれる鉄人28号が現れる。
28号の暴走を止めるために、敷島は自作ロボット27号を戦わせるが、全く歯が立たない。正太郎は必死で鉄人の操縦器を停止させる。
建設現場で人造人間モンスターが発見される。それを奪還するためブラックオックスが警視庁を襲う。
モンスターの秘密を追う中で正太郎は鉄人計画を知り、戦争中の非人道的な兵器開発に従事した父・金田博士について悩む。
モンスターの秘密を知られまいと、不乱拳博士はブラックオックスを使って探索する。そしてついに2人は出会う。
スリルサスペンスと村雨健次の計画にはまり、正太郎は鉄人の操縦器を奪われ、銃弾を肩に受けてしまう。
奪われた鉄人は悪の手先になる。偶然にスリルサスペンスのアジトを知った正太郎は、怪我をおして単身乗り込んで行く。
アジトに乗り込んだ正太郎は村雨の裏切りで捕えられる。なんとか操縦器を取り返した正太郎は、街を破壊するバッカスを鉄人で破壊する。
ドラグネット博士がギルバートで鉄人に挑戦しに来る。しかし、牧村博士とともに不審な人物に殺害されてしまう。
二つの殺人事件を調査するうちに、正太郎たちは全身を機械に換装した超人間の存在を知る。しかし、超人間がどこにいるか、捜査は進まなかった。
ケリーは自分の不調を修理するため敷島博士を連れ去る。ケリーのもとを逃れた敷島博士は、ロケットを宇宙に飛ばす決断をする。
正太郎は路上で不思議な病気にかかって倒れている男を救う。その謎を解くために山中の赤死館におもむいた正太郎は、元軍医のブラック博士に出会う
昔、謎の物体が山中に落ち、動物園に収容された。戦時中、動物園では飼育できない猛獣を殺していた。それに耐えられない飼育係八木と謎の物体は、空襲のさなか地下倉庫の中で遭遇する。そして…
瞬間転移装置を駆使する怪盗ブラックマスクを逮捕するため、正太郎と大塚は罠をはる。現れた怪盗にしがみつき大塚は怪盗のアジトに乗り込む。
戦時中、人工知能を研究していた綾子と敷島は結婚した。南方の研究所から帰って来ない敷島を死んだと思い、綾子は東京から京都へ命からがら戻った。
人工知能を持つロビーを我が子として綾子は育てていた。しかし、ロビーは母を守るために殺人を繰り返す。
戦犯ビッグファイア博士が巣鴨プリズンから出所する。敷島は彼を敷島重工に迎える。その後、敷島は列車に轢かれて死ぬ（元ネタは下山事件）。
大塚は更迭され署長職を失う。正太郎は自分の庇護者が誰もいないことに気づく。そして、金田博士の「大量殺戮兵器製造」の責任を追及される。
バギュームの秘密を奪うため、ニコポンスキーがブラックオックスとともに正太郎邸を襲う。全てを失った正太郎は村雨健次にかくまわれる。
バギュームを追って、正太郎と大塚はまだら岩に向かう。そこで見たものは、バギュームの採掘をしているPX団と大型ロボット・ギャロンだった。
戦争中に犯した父の罪を意識して正太郎は荒れる。ロボット製造工場を襲う謎のロボットに鉄人を対抗させるが、無理な操縦がたたり負けてしまう。
黒部でロボットの性能競争が行われたが、謎のロボットが山中で全てのロボットを破壊する。それを追った鉄人は、逆に外装をはがされ内部をあらわにする。
ショックで正太郎は言葉を失う。鉄人は道具か兵器かを決定する査問会が開かれる。不利な展開を挽回するため、大塚は単身で南方の島へ調査に向かう。
自殺したはずの敷島の生存が判明する。ビッグファイア博士の陰謀を暴くため、正太郎は敷島重工へ向かう。しかし、そこで敷島は銃弾を受けて死ぬ。
全ての謎が明らかにされた。その時、黒部ダムでは量産されたブラックオックスが反乱を起こす。正太郎は鉄人の自滅を覚悟して、最後の決戦へ向かう。
黒部ダムを破壊しようとする量産型オックスの一群を、暴走する鉄人は脅威のバギュームパワーで防ぐ。金田博士の罪はビッグファイアによる冤罪だと判明、ビッグファイア・ベラネードは鉄人に罰せられるかのように踏み潰される。そして正太郎にも鉄人が迫る…。