世界著名科学家兜十蔵博士为了阻止地狱博士征服世界的野心而辞去了光子力研究所所长的职位，利用自己研究出的新型材料超合金Z和光子力能源秘密制造的超级机器人。不过博士后被阿修罗男爵派出的铁甲面部队暗杀，临死前将魔神Z托付给了孙子兜甲児和兜次郎。兜甲児遵照爷爷的遗嘱，驾驶无敌的超级机器人魔神Z与地狱博士制造的机械兽进行作战。

　　整台机体被超合金Z所包裹，使用光子力能量驱动，安装有大量强力武器。平时机体停放在光子力研究所污水处理厂底下的秘密格纳库中，当遇到紧急情况时由兜甲児驾驶控制器——朋友号会飞到格纳库上空，而魔神Z也会从水中出现，在甲児“Pairuda On”的喊声和水木一郎老大的热血歌曲中完成结合，成为最强的超级机器人魔神Z！第18话时得到了哥顿教授的帮助在脚底安装了火箭推进器，使得魔神Z能够在水中快速移动。而后期第36话时为了对付空中的机械兽而由弓之弦助教授等人开发了喷气飞行器(Jet Scrander)使得魔神Z终于能够自由地在空中飞翔。