"Planeta: Terra. Cidade: Tóquio. Como em todas as metrópoles deste planeta, Tóquio se acha hoje em desvantagem em sua luta contra o maior inimigo do homem: a poluição. E apesar dos esforços das autoridades de todo o mundo, pode chegar um dia em que a terra, o ar e as águas venham a se tornar letais para toda e qualquer forma de vida. Quem poderá intervir? Spectreman!"
Era com a frase apocalíptica acima que o narrador iniciava cada episódio da série. No primeiro capítulo, um homem que caminhava pelas tumultuadas ruas da capital japonesa ouve um chamado. Imediatamente o sujeito olha para o céu e vê, entre as núvens, uma espécie de espaçonave. Por telepatia, recebe a ordem: “Spectreman, essa é a voz dos Dominantes. Prevemos uma catástrofe ecológica em plena Baía de Tóquio. Horário terrestre: 19h. Tua missão é investigar imediatamente. Lembre-se que não deves revelar tua identidade a nenhum nativo deste planeta. Estás preparado, Spectreman?”
“Às ordens!”. Essa era a resposta que permitia ao aparente ser humano chamado Kenji se transformar no androide Spectreman. Ele era, na verdade, um robô alienígena construído pelos Dominantes, habitantes de Nebula 71, planetoide que navega livremente pelo Universo. Nebula é membro da Federação Universal e tem a missão de proteger os planetas subdesenvolvidos contra a destruição prematura devido a causas internas ou externas.
Inicialmente, Spectreman foi enviado à Terra para salvar a humanidade da destruição causada pela poluição. Para que o androide não fosse identificado pelos nativos do planeta, ele tinha a capacidade de se transformar em um ser humano. Além disso, se empregou na Divisão de Pesquisa e Controle de Poluição, um órgão local composto por uma equipe de técnicos. O objetivo era facilitar as investigações que eventualmente precisasse fazer a pedido dos Dominantes.
Mas, já durante a primeira tarefa, Spectreman se deparou com um monstro gigante que surgiu nas águas da baía da cidade. O androide e a população local acreditavam que o ser não identificado era uma mutação genética, resultado do excesso de sujeira na água. Na verdade, o bicho era obra de dois alienígenas: os simioides Gori — cuja inteligência superava a de qualquer ser humano — e seu auxiliar, Karas. Ambos eram originários do planeta Épsilon, localizado na Constelação de Sagitário, e pretendiam tomar a Terra pra si eliminando os seres humanos.
A partir daí, Spectreman recebe a ordem dos Dominantes para proteger o planeta das ações do Dr. Gori, que não exitaria em utilizar todo o potencial de sua genialidade na criação de terríveis monstros.
No fim da série, Dr.Gori(o vilão) é derrotado cara-a-cara com Spectroman. Aí o herói tenta convencê-lo que sua notável inteligência deveria ser posta a serviço do bem e não para a destruição e tirania, Gori eventualmente comete suicídio, após responder he prefere morrer a viver num mundo com os medíocres humanos.