主剧情：
降临：
1966年7月17日，科学特别搜查队的早田进队员在龙森湖上空驾驶飞机巡逻时，发现从宇宙而来的一个红色球体正在追逐一个蓝色球体。
早田在观察两个球体时，不慎与红色球体相撞而机毁人亡。之后早田的身躯被红色球体吸收，在球体里面，一位神秘的宇宙人将自己的生命给予了早田，使他复活了过来。
复活后的早田和宇宙人生命合一，拥有了变身成为银色巨人的力量。他在用这份力量击败宇宙怪兽百慕拉后，为这位给予自己生命的宇宙人起名为「奥特曼」。
之后，奥特曼与早田一起为了保卫地球，而与众多凶暴的怪兽和邪恶的宇宙人展开了激烈的战斗。
离别：
1967年4月9日，变身怪人杰顿星人率领大波的飞碟入侵地球。为了破坏科学特搜队基地，杰顿星人带来了最终怪兽兵器——杰顿。
早田变身为奥特曼与杰顿战斗，但奥特曼的招式全被杰顿破解，就连必杀技——斯派修姆光线也被杰顿吸收。最终，在象征着奥特曼生命的彩色计时器被杰顿用波状光线击碎后，奥特曼倒下了。
在奥特曼战败后，科特队用新式武器消灭了杰顿。而奥特曼的族人——佐菲赶来地球救援，他分别赋予了早田和奥特曼新的生命，奥特曼在复活的同时，也与早田成功分离。
最后奥特曼与佐菲一起返回了自己的故乡，而早田也失去了被奥特曼附身这段期间的记忆。
重逢：
2006年，奥特曼离开地球已经四十年了。
在这期间，奥特曼没有在地球上再次出现过，而科学特搜队则并入了地球防卫军，科特队的队员们都各自走上了新的人生道路。村松敏夫队长则在1996年去世了。
在2006年的夏季，老去的队员们突然都收到了神秘来信，让他们在村松队长的家中相聚。相聚之后，队员们都表达了自己对村松队长的怀念之情，也回忆起了过去的战斗岁月。
在众人完成合影留念准备离开时，早田独自一人在村松队长家中再次遇见了奥特曼。
原来那信是奥特曼在早田无意识中让他代笔所写。奥特曼把β魔棒重新给予了早田，希望早田能够找到有资格继承这力量的年轻人。
光之国——奥特兄弟体系构成的世界观剧情：
1971年12月，奥特曼与赛文合作使用出了奥特之星作战，拯救了被暗杀宇宙人纳克尔星人抓住的杰克奥特曼，随后奥特曼又和赛文一起训练杰克，将手刀断切斩和奥特投掷传授给杰克。1972年3月，得知触角宇宙人百特星人带着杰顿二世去对付杰克，奥特曼通过感应远距离与杰克对话，让其谨慎对付杰顿。
1972年4月，奥特兄弟们帮艾斯·奥特曼寻找人间体，注视艾斯与北斗星司和南夕子进行合体同化；1972年5月，奥特曼等奥特四兄弟齐聚，发送奥特签名，准许艾斯使用奥特断头刀技能。
1972年6月，奥特曼与佐菲、赛文、杰克一起落入了异次元人亚波人的陷阱，被困于高格达行星，奥特曼等兄弟的能量被亚波人制造的艾斯杀手夺走。在赶来救援的艾斯不敌艾斯杀手之时，四兄弟传输剩余的能量给艾斯，让艾斯集合四战士能源使出宇宙五重光杀敌，奥特曼等人也得以脱险。
1972年9月，奥特曼为了拯救被地狱星人希波利特星人变成青铜像的艾斯，四兄弟一起来到地球，但全都落入希波利特的陷阱而被变成青铜像。最后在奥特之父的牺牲下，奥特五兄弟得以获救。
1973年4月，奥特曼等奥特五兄弟集合，协助奥特之母将泰罗的生命与东光太郎融合。9月，为了拯救被莫鲁罗亚的黑雾夺去光明的地球，奥特曼等奥特六兄弟进行奥特合体，通过了奥特之塔的火焰而取得了奥特之钟，帮泰罗使用奥特之钟驱散黑雾[49]。同年11月，奥特曼与泰罗等奥特六兄弟合力打败了帝国星人。
1974年1月，在佐菲被暴君怪兽泰兰特打败之后，奥特曼在天王星上拦截泰兰特。但泰兰特的实力非常强大，奥特曼最终战败，发出的奥特签名也被打散。
1974年12月，在黑暗星人巴巴尔星人的阴谋下，奥特曼等四兄弟与雷欧和假阿斯特拉交战。在打倒雷欧后，奥特之王出现制止了这场战斗并揭露了假阿斯特拉的真面目，随后四位奥特战士一起阻止奥特之星撞向地球。
1986年，奥特曼与赛文、杰克、艾斯一起在月球上决战究极超兽奥特杀手萨乌鲁斯。在把萨乌鲁斯击落至神户港后，奥特曼四人使用「终极十字屏障」将其封印，但由于封印消耗了四位奥特战士过多能量而导致他们失去了变身能力。之后，奥特曼拟态变身为早田进的姿态，在地球上生活了长达20年的时间。
2006年9月，奥特曼再度变身，并与佐菲、赛文、杰克、艾斯、泰罗、梦比优斯合体为梦比优斯无限形态击败了封印而复出的新萨乌鲁斯。
2007年3月10日，奥特曼帮助梦比优斯击退了暗黑四天王之一的美菲拉斯星人后，与其他兄弟们离开了地球。在3月31日，奥特曼与其他奥特兄弟们一起出动，复原了被黑暗宇宙大皇帝安培拉星人的黑暗力量影响而逐渐走向死亡的太阳。
时光来到了未来，人类迎来了宇宙开拓的时代。
在宇宙的尽头，奥特曼来到波利斯行星，救助因为被怪兽的攻击而困在这颗星球上的人们。但是在救助过程中，奥特曼遭到幕后黑手--究极生命体雷布拉德星人（雷布朗多星人）精神体的攻击，被封印在巨岩中。
为了保护人们免受怪兽的袭击，奥特曼消耗着自己的生命能源在文森特岛上张开结界，防止怪兽靠近人们。在波利斯行星即将爆炸时，奥特曼解除了雷布拉德星人的封印并恢复了能量。他帮助盘龙号脱离了黑色金古桥的控制，成功地拯救了ZAp，事后奥特曼自己也平安脱离。在与赛文会合后，两人联手施展双重光线，保护ZAp逃离了哈马行星，并破坏了雷布拉德星人精神体的手臂。
之后，继承了雷布拉德遗传因子的贝利亚奥特曼越狱。在贝利亚进攻光之国时，奥特曼虽与佐菲、赛文一起联手对付贝利亚但依然不敌。奥特宇宙警备队被击溃，等离子火花塔的能量核被贝利亚抢走，光之国面临毁灭的危机。
幸存下来的奥特曼与赛文、梦比优斯取回变身的能力后，和ZAp的雷一起赶到了怪兽墓场，欲夺回能量核，但在与贝利亚的怪兽军团战斗中陷入了苦战。在赛文之子——赛罗·奥特曼加入战场后形势发生逆转。最后奥特曼与赶来助战的雷欧·奥特曼、阿斯特拉、戴拿、赛罗、ZAp等联手打败了贝利亚变成的百体怪兽贝琉多拉，夺回了能量核，拯救了光之国。
在怪兽墓场一战结束后不久，贝利亚穿越平行宇宙成为了银河皇帝恺撒贝利亚，为了报复光之国而派来黑暗洛普斯进攻光之国。奥特曼等人研究了被击败的独眼巨人残骸，在得知了敌方来自平行宇宙。奥特曼和光之国的全部奥特族人们一起向赛罗贯注能量，送其前往平行宇宙。恺撒贝利亚最终在和赛罗的再度对决被击败，而他派出来袭击光之国的100万台黑暗洛普斯军团，也被奥特曼和宇宙警备队的全体奥特战士们一起消灭。
在贝利亚的野心又一次被粉碎后，来自其他宇宙的杀手比特星出现了。奥特曼与佐菲、赛文合力使用阻挡光线，拦截了比特星的前行，而赛罗则与他的伙伴们成功从内部破坏了比特星。
其他剧情——新生代（具体时间节点不好分辨）：
1.赛迦：在赛迦·奥特曼与宇宙恐龙海帕杰顿交战期间，奥特曼与赛文、杰克、艾斯、雷欧穿越平行宇宙，一起来到了这个世界并帮助赛迦击败了触角宇宙人百特星人的五只怪兽兵器，其中奥特曼以斯派修姆光线击败了怪兽兵器安东拉。
2.银河：在银河火花战争中，奥特曼被黑暗路基艾尔使用黑暗火花变成了火花人偶[52]，因为黑暗虚拟火花的缘故而一度被黑暗实体化为黑暗奥特曼。最终在黑暗赛文被银河·奥特曼打败后，与赛文一同变回了火花人偶并被回收。
之后久野千草用银河亮光火花超实体化为奥特曼，协助银河战斗。在黑暗路基艾尔被击败后，奥特曼和其他的火花人偶解除了黑暗火花的诅咒而返回了宇宙。
两年后，新的敌人来袭。为了帮助银河应对新的战斗，奥特曼等奥特曼六兄弟相助，一起把力量借给了银河，使其能够变身为银河斯特利姆形态。
3.艾克斯：在这个世界，奥特曼是传说中的光之巨人，在太古时期与迪迦一起封印阎魔兽赛格古。