Captain Earth mengikuti kisah Daichi Manatsu, seorang siswa SMA yang melihat pelangi misterius di layar TV saat berita tentang kematian ayahnya muncul. Pelangi tersebut membawanya ke Pulau Tanegashima, di mana dia menemukan robot raksasa bernama Earth Engine. Tak lama setelah itu, Daichi mengetahui bahwa bumi sedang dalam ancaman oleh alien yang dikenal sebagai “Kiltgang,” makhluk luar angkasa yang mencoba mengambil energi kehidupan manusia.
Daichi akhirnya harus menjadi pilot dari Earth Engine dan bekerja sama dengan teman-temannya—Teppei, Hana, dan Akari—untuk melindungi bumi dari invasi Kiltgang. Mereka membentuk kelompok yang dikenal sebagai “Midsummer’s Knights” dan menghadapi pertarungan epik sambil mengungkap misteri tentang kematian ayah Daichi dan latar belakang kekuatan alien tersebut.
