2019年，现代科技高度发达，机器人普及到人类世界的方方面面。中央种子岛高中机器人部，是一个只有两个人的小团体，痴迷于掌上游戏的八汐海翔（木村良平 饰）和超级喜欢机器人的部长濑乃宫秋穗（南条爱乃 饰），面临因人数过少而废部的局面。小秋梦想带着本部最大的梦想——等高大小的机器人GUNVARL参加来年举行的东京市博会。为了顺利征得经费，机器人部必须在ROBO-ONE大赛上取得优胜。峰回路转、紧张刺激的比赛后，机器人部顺利存活，还吸纳了在机械方面拥有极高天赋的日高昴（细谷佳正 饰）入部。巨型机器人的建造有条不紊地进行着，瑰丽的梦想恣意绽放，而阴谋的黑影也悄悄笼罩种子岛，这一切全与九年前的事件息息相关…… 本片根据志仓千代丸的原作改编。
小林裕介 内田雄马 石川界人 花守由美里 寺岛拓笃 立花慎之介 榎木淳弥 沼仓爱美 东山奈央 铃木实里 高桥信 前野智昭 日野聪 楠大典 宇垣秀成 麦人 松田健一郎 鸟海浩辅 木村良平 田丸笃志 村濑步 胜生真沙子 玄田哲章
高山南 山崎和佳奈 神谷明 小山力也 林原惠美 山口胜平 田中秀幸 岛本须美 绪方贤一 堀川亮 松井菜樱子 宫村优子 岩居由希子 大谷育江 高木涉 高岛雅罗 堀之纪 立木文彦 小山茉美 三石琴乃 置鲇龙太郎 日高范子 池田秀一 古谷彻
田中真弓 冈村明美 中井和哉 山口胜平 平田广明 大谷育江 山口由里子 矢尾一树 长岛雄一 池田秀一 古川登志夫 古谷彻 大塚周夫 津嘉山正种 草尾毅 大场真人 宝龟克寿 园部启一 柴田秀胜 中博史 阪口大助 竹内顺子 千叶繁 三石琴乃 挂川裕彦 堀秀行 田中秀幸 大友龙三郎 有本钦隆 大塚明夫 玄田哲章 小山茉美 土井美加 野田顺子 渡边美佐 野上尤加奈 林原惠美 水树奈奈 园崎未惠 西原久美子 久川绫 泽城美雪 池泽春菜 斋藤千和 神谷浩史 浪川大辅 森久保祥太郎 石田彰 高木涉 桧山修之 子安武人
铃木实里 寺崎裕香 青山吉能 八代拓 大谷育江 林原惠美 山下大辉 浪川大辅 本渡枫 喜多村英梨 佐仓绫音 三宅健太 真堂圭 塾一久 田边幸辅 志田有彩 堀江瞬 古川慎