Mehrere Jahre nach der Niederlage von Dr. Hell haben die überlebenden Mitglieder des geheimen Mecha-Pilotenteams, bekannt als die Mazinger Angels, ihre Kampfausrüstung gegen eine friedlichere, aber dennoch verdeckte Existenz eingetauscht. Maria Fleed, die ehemalige Pilotin des mächtigen Minerva X, gibt sich nun als Schülerin an der Paradise Academy aus. Sie wird von der neuen Schulkrankenschwester, der stets fähigen Sayaka Yumi, einst Pilotin der Aphrodite A, beschützt. Ihr ruhiges neues Leben wird durch das plötzliche Auftauchen von Saucer Beasts gestört, seltsamen fliegenden Fahrzeugen, die die Gegend angreifen. Eine neue Bedrohung ist auf der Erde eingetroffen: das Vegan Empire, eine feindliche außerirdische Streitmacht. Ihre Mission ist es, die verlorene Prinzessin des Planeten Fleed zu finden, von der sie glauben, dass sie der Zerstörung entkommen ist und sich nun irgendwo auf der Erde versteckt, da sie den Schlüssel zu einer verheerenden Geheimwaffe besitzt.

In diese angespannte Situation kommt Kikunosuke Abashiri, eine rebellische und hitzköpfige Tomboy, die in Marias Klasse wechselt. Kikunosuke liegt ständig im Streit mit der korrekten und ordentlichen Maria, was eine angespannte Rivalität schafft. Unbekannt für sie ist Kikunosuke die Erbin eines mächtigen Vermächtnisses. Sie besitzt ein spezielles Motorrad, ein Geschenk ihres Vaters, von dem sie bald entdeckt, dass es tatsächlich eine Pilder-Steuereinheit ist. Der Pilder führt sie zu einem geheimen Hangar, der eine massive Kriegsmaschine enthält, die vom verstorbenen genialen Professor Juzo Kabuto entworfen wurde: den mächtigen und ikonischen Roboter Iron Z, einen frühen Prototypen, der mit dem legendären Mazinger Z verwandt ist. Als die Saucer Beasts des Vegan Empire die Schule angreifen, wird Kikunosuke gezwungen, Iron Z zu steuern, um zurückzuschlagen, während Sayaka und Maria ihre eigenen Mechas mobilisieren und dem neuen Mädchen die Existenz der Mazinger Angels offenbaren.

Während die Angels, nun verstärkt durch Kikunosuke, gegen die Streitkräfte des Vegan Empire kämpfen, decken sie die Wahrheit hinter der Suche der Aliens auf. Die Prinzessin, die sie suchen, ist niemand anderes als Maria selbst, eine Tatsache, die sie verborgen gehalten hat. Ein einzigartiges Muttermal auf ihrem Rücken ist tatsächlich eine Sternenkarte, die zum Ort der ultimativen Waffe des Planeten Fleed führt. Anfangs haben die Angels Schwierigkeiten, sich zu koordinieren, da Kikunosukes rücksichtsloses Steuern von Iron Z mit den erfahreneren Taktiken des Teams kollidiert. Hikaru Makiba, die ursprüngliche Pilotin der Diana A, hat sich seitdem aus dem aktiven Dienst zurückgezogen, um als Schöpferin der Organisation der Angels zu arbeiten und von der Seitenlinie aus Unterstützung zu leisten. Doch als die Bedrohung durch das Vegan Empire eskaliert, muss sich das Team vereinen. Ihr bemerkenswertester Handlungsbogen gipfelt in einer verzweifelten Schlacht auf der Mondbasis des Vegan Empire. Dort nutzen die Angels und Kikunosuke die Karte von Marias Muttermal, um die Fleed-Waffe zu entsperren, eine mächtige neue Ressource, die sich mit Iron Z zu einem Raumschiff verbindet, das die feindliche Festung erreichen kann. In einem letzten, wütenden Angriff kämpfen die vereinten Kräfte der Mazinger Angels und Kikunosukes Iron Z darum, das Vegan-Kommando zu vernichten und den Frieden für die Erde zu sichern.