《地球防卫少年》讲述了和久隆（阪口大助配音）、小高胜（保志总一朗配音）、矢村大一（杉田智和配音）、半井摩子（井口裕香配音）等十五名少年少女的故事。暑假即将到来，孩子们正怀着期待等待假期，却在这时遇见了神秘男子可可贝利。可可贝利邀请他们参与一款电脑游戏，声称他们将驾驶巨大机器人，与邪恶的外星物种展开战斗。
起初只是抱着半信半疑的态度，十五名少年少女还是与可可贝利签订了契约。然而契约一旦成立，他们便再也无法退出这场游戏。更残酷的是，巨大机器人运转所消耗的并非普通能源，而是驾驶员本人的生命。对每一名孩子而言，无论战斗最终胜负如何，等待他们的结局都只有死亡。
