故事设定在一个融合东西方文化（旧金山 东京）的虚构大都市旧京山（San Fransokyo）中，一名精通机器人的天才神童小宏与充气机器人大白无意间发现，自己生活的城市正遭遇一场犯罪危机，小宏必须联合大白向好友“超疾快递”神行御姐、“飞刀厨神”芥末无疆、“化学女巫”哈妮柠檬以及“怪兽宅男”弗雷德寻求帮助。小宏下定决心要解开层层谜团、拯救全城，于是他将这队从未打击过犯罪的菜鸟小伙伴改造成了高科技英雄，“超能陆战队”应运而生……

美好的周末假期，野原新之助（矢岛晶子 配音）和爸爸广志（藤原启治 配音）一起去看机器人的科幻电影，走出电影后的父子俩兴奋地大玩合体游戏，谁知广志却不慎扭伤了腰。忍受不了老婆的碎碎念，广志去医院看病，可是周末医院休诊，父子俩只得来到公园休息，结果还被妈妈团赶了出去。当父子俩走在回家路上的时候，色色的广志被一家按摩店的美女招待员所吸引，于是把小新打发回家，自己则跟着对方进入店里。从昏迷中醒来的广志以飞快的速度回家，结果吓到了全家人，原来他被美容院改装成机器人。最初的震惊恐惧之后，野原家渐渐习惯了这个家务全能的

为了从迷之巨大怪物手上守护日本的和平，新干线超进化研究所开发了「新干线变形机器人 辛卡利欧」。为了防备新的敌人袭来，研究所还秘密开发新型机器人「辛卡利欧Z」。与「辛卡利欧Z」适合率高的孩子们被选作驾驶员，与研究所的人们合力迎击再次出现的巨大怪物体。未知的敌人出现。两个少年的相遇。辛卡利欧进一步进化即将开始！！！