Yomogi Asanaka jest zwyczajnym licealistą wiodącym monotonne życie, które zmienia się bezpowrotnie, gdy poznaje tajemniczego Gaumę, deklarującego bycie „użytkownikiem kaiju”. Wkrótce miasto zostaje zaatakowane przez gigantyczne potwory znane jako kaiju, a Yomogi oraz grupa dotąd nieznanych sobie osób—w tym zamknięta w sobie Yume Minami, introwertyczny Koyomi Yamanaka oraz jego kuzynka Chise Asukagawa—zostają przypadkowo wciągnięci w konflikt. Żeby chronić bliskich oraz cały świat, bohaterowie muszą współpracować i pilotować potężnego robota Dynazenon. W trakcie kolejnych bitew grupa zmaga się nie tylko z niebezpiecznymi przeciwnikami, lecz także z własnymi bolesnymi wspomnieniami, osobistymi problemami i trudnościami w nawiązywaniu relacji międzyludzkich. SSSS.DYNAZENON utrzymany jest w tonacji nostalgicznego dramatu z elementami sci-fi oraz spektakularnymi starciami gigantycznych robotów i potworów kaiju.
