地球和平联合组织TPC的GUTS小队在一次陨石坠落后，发现其中藏着人工时空囊，警示地球将面临巨大灾难。队员大古在调查金字塔时，意外与三尊巨人石像中的迪迦融为一体，获得变身迪迦奥特曼的力量，迎战从超古代复活的两大怪兽哥路渣和米路巴。随着战斗不断升级，迪迦逐渐解锁空中型、力量型等多彩形态，并结识拥有超古代记忆的正木敬吾、黑暗巨人卡蜜拉等人。然而真正的危机来自超古代黑暗支配者加坦杰厄，它使地球陷入永夜，迪迦在绝境中被击败，化作石像。全世界的孩子坚信奥特曼存在，化作光芒注入迪迦体内，令其以闪耀形态重获新生，最终击碎邪神。故事讴歌“光”源于人类心中永不放弃的希望，以及救济他人与守护家园的信念。