公元1999年，在即将跨进新千年的时候，地球文明仍然是未经过星际殖民的本土文明，以地域划分的各政治实体间经常有摩擦产生，饥荒、瘟疫流行，纷争、内乱不断。维持和平不过是政治家们发动战争的借口，人类文明似乎正在走向衰败的边缘——现实世界中的景象的确如此！
这年7月，一艘长达1200 米的外星飞船，穿过超太空，在进入地球轨道时失去控制，坠落在太平洋上的阿塔利亚（Atalia）岛上——这一切却从未真实的发生过，只存在于一部经典科幻故事之中：超时空要塞Macross。
1982年10月，由Studio工作室制作科幻动画剧《超时空要塞Macross》在日本首映，迅即在日本国内掀起了一股科幻风潮，成为人们街谈巷议的话题。而在两年后动画电影版《超时空要塞Macross·可曾记得爱》（Do you remember love?/爱，おぼえていますか）的上映，则把这股热潮推向了巅峰，以致引起了美国片商的注意。美国金和声（Harmony Gold）娱乐公司慕名前来，购买了《超时空要塞Macross》在北美地区的发行权。由于原版动画片篇幅太短，为了适应北美电视机构的播出习惯，金和声公司的制作总监卡尔·曼茨克（Carl Macek）把另两部从日本购进的科幻动画片：《超时空骑士团之南十字军》（Super Dimension Calvary: Southern Cross）、《机甲创世纪》（Genesis Climber Mospeada）与《超时空要塞Macross》的剧情整合在一起，还进一步将剧中角色的姓名进行了“西方化”，如原作者的男主角一条辉更名为“瑞克·卡特”，女主角早濑未沙更名“丽莎”，并编配了全新的音乐和插曲，让动画片更加适应西方人的欣赏习惯。从而形成了不同于日版原作的美系超时空要塞系列：《ROBOTECH》。首部播出的动画电视剧，包括了三个章节：麦克罗斯号传奇（The Macross Saga）、南十字军（Southern Cross，又名“机器人统治者The Robotech Masters”）和新一代（The New Generation），共85集。后来这部美系超时空要塞动画剧被引入中国，由上海电视台译制并在国内首播。这也就是国内的80后、90后们再熟悉不过的《太空堡垒》。
来自外太空的“不速之客”让地球人震惊不已。为了解事实真相，联合国组成专门机构，对这个来自外星飞船进行全面的调查。年底，调查报告公布，正式宣告外星人存在。从后来破译的飞船计算机资料库里，人们发现了领先人类现有科技水平近万年的先进技术，从而掌握了强大地外文明确实存在的铁证。种种迹象表明，人类正前所未有的面临着来自宇宙深处的威胁。在这种压倒性的现实威胁面前，一切的民族纷争和政治冲突都变得微不足道了，为了能够赢得继续生存下去的权利，全人类史无前例的团结起来。
在此后的十年间，全世界在地球联合政府的领导下，克服重重困难，倾尽全力为即将到来的星际战争积蓄力量。面对史无前例的强大敌人，地球人唯一的筹码就是从外星战舰上获得的“O.T.M（Over Technology of Macross）”技术。利用这些技术成果，地球联合政府开始投入巨资研制对抗外星侵略者的主战装备“先进战术可变式战斗机（Advanced Tactics Variable Fighter，简称T.V.F-X）”。同时，为了能进一步增加胜算，联合政府还决定修复坠落的外星战舰为己所用。此后，许多人为了这个目的来到阿塔利亚岛。久而久之，便形成了一个新的大都市——麦克罗斯城（MACROSS City）。
2006年11月，联合军组建完毕。2007年1月，阿塔利亚岛联合指挥中心成立。T.V.F-X战斗机于2007年2月完成理论模型，投入实体研制。4个月后，原型机VF-X1试飞成功。2007年11月，VF-X1设计定型，正式命名为VF-1，绰号“女武神”（Valkyrie），迅疾投入量产。不过，VF-1并不是第一款投入实战的变形战斗机。此前，在前后持续九年（1999年至2008年），旨在确认地球联合政府合法性的“统合战争”中，联合军曾经利用T.V.F-X的阶段成果，小批量生产了VF-0“不死鸟”（Phoenix）战斗机，用以对付同样运用O.T.M技术的反联合同盟军的SV-51战斗机。
与VF-1相比，VF-0同样具有战斗机（Fighter）、步行机动装甲（Gerwalk）和机器人（Battroid）三种可变形态，也能够使用“超级背装”（Super Backpack）或外挂重装甲武装包（Armoured Pack），而两者最重大的区别在于动力系统。当VF-0投入实战时，后来装备在VF-1上的热核涡轮发动机尚未研制成功，因而VF-0采用了老式的涡轮风扇发动机，这极大地限制了VF-0的作战半径和留空时间。不过，由于采用了部分火箭航天技术、矢量喷口设计以及先进的电传辅助驾驶系统，再加上身经百战的优秀飞行员，让VF-0足以匹敌SV-51。然而，无论是SV-51还是VF-0，生产数量都极少，尤其是SV-51，尽管性能出众，甚至具备从水下潜艇中弹射起飞的功能，但终究无法扭转乾坤。统合战争结束后，它们的身影都在夕阳的余晖中渐行渐远，取而代之的是划时代的VF-1战斗机。
2009年1月，外星太空船的修复工作结束，正式加入联合军战斗序列，并命名为“麦克罗斯号（MACROSS）”。格罗巴尔准将就任麦克罗斯号首任舰长。
2009年2月，就在麦克罗斯号的发射典礼进行中，处于待机状态的麦克罗斯号主控计算机探测到天顶星舰队侦察舰在月球轨道上出现，随即自动启动主炮，将其击毁。天顶星舰队的前卫舰队据此断定地球文明有可能就是危险的“史前文明”，舰队指挥官布利泰命令向阿塔利亚岛上的麦克罗斯号发动进攻。地球人与天顶星人之间爆发了第一次宇宙大战……
数月后，在土星环的阴影中，巨大的超时空要塞麦克罗斯号正在缓缓的向地球行驶。几个月以来的战斗已经让这艘战舰变得千疮百孔。然而，即使如此，要塞里的人们依然没有放弃希望——他们相信最后的胜利必将属于人类。
当战斗警报再度响起的时候，舰载机部队奉命出动。转瞬之间，原本静寂的太空变成了生死相搏的战场。联合军的VF战斗机和外星人驾驶的战斗机器人POD纠缠在一起，激光炮闪过的地方，总有敌人的座机被击落。突然，一架敌机猛得扑向了麦克罗斯号的舰桥。就在舰桥上的人们惊惶失措的时候，骷髅中队的一条辉驾机赶到，漂亮的歼灭了敌机。不过，一条辉的“英雄”举动，换来的却是负责战场调度的早濑未沙（Misa Hayase）上尉的大声训斥。这自然让一条辉非常的不满，但却又无可奈何。
此时，在要塞的内部，麦克罗斯城的居民们正聚集在体育场里，欣赏著名歌星林明美（Lynn Minmay）小姐的个人演唱会。可是，突如其来的战斗警报让这场精彩的演出不得不临时中断。就在市民们纷纷向避难所转移的时候，数架外星人的战斗机突破了联合军的防线，突入了市区。而一条辉的战斗机也紧跟着敌人，追击到了这里。在市区的街道上，外星人战士惊奇的发现，地球上的男人和女人居然生活在一起，为此他们决定捕捉样本带回去研究。于是，便向在撤离过程中意外落单的林明美追去。紧跟在外星人背后的一条辉，看到敌人意图行凶，便马上开炮，把敌人的战斗机打得凌空开花。随后，他救下了明美。不过，由于战机速度过快，一头扎进了外层舱，应急闸门猛得落下，两个人便被困在了舱里。直到这时候，一条辉才发觉自己搭救的人居然就是大名鼎鼎的歌星林明美小姐。
另一方面，在外星人的战舰里，一群全副武装的外星战士正在用战战兢兢的目光望着他们的战利品：一个在地球人看来在寻常不过的电动歌唱娃娃。终于，一个士兵鼓足勇气，试探性的碰了一下“危险品”。没想到，那娃娃居然动了，而且还发出了一种他们从未听过的声音。开始的时候，他们还以为那是敌人的音波武器，立刻四散奔逃。渐渐的，他们发觉那声音似乎是无害的，而且似乎很好听，恐惧变成了好奇，人们又围拢了过来。
在舰队指挥室里，舰队总指挥布利泰元帅和机动参谋艾克西多正在讨论战况。最近的战况，让他们感到非常的困惑，原本打算速战速决的计划搁浅，对手顽强的战斗意志让身经百战的统帅感到不可思议。据说在古老的战斗手册中，曾经明确的告诫他们不要与小型人类为敌，否则必遭败绩。为此，布利泰元帅决定捕捉敌人的“样本”进行研究。
在要塞里，被困了三天三夜的一条辉和林明美终于获救。战友们非常嫉妒一条辉能够和大明星单独相处，于是便有意无意得开他的玩笑，可辉对此却显得满不在乎。就在获救的当晚，正在酒吧里陪中队长罗伊•福克（Roy Focker）饮酒的一条辉，接到了明美打来的电话。之后，他便马上赶到了公园。看到明美无精打采的样子，辉答应今晚和她约会。那是一个愉快而充实的夜晚。最后，辉居然带着明美乘坐教练机飞上了太空。直到怒不可遏的早濑未沙上尉和正急着寻找妹妹下落的哥哥林凯出现在教练机的通讯屏幕上的时候，辉和明美才多少赶到了一些事态的严重性。
就在他们准备返航的时候，却突然遭到了外星人的拦截。因为教练机没有携带武器，辉只好凭借飞行技术与敌机周旋。对方似乎并不急于击落他们，而是集中优势兵力从四面八方围追堵截，意图将他们生擒。就在这万分紧急的时候，骷髅中队的队长罗伊·福克赶来救援。可惜，终究还是寡不敌众，包括一条辉和林明美、福克上尉以及乘坐运输机前来寻人的早濑未沙和明美的哥哥林凯在内的五个人都成了外星人的俘虏。
在布利泰元帅的旗舰上，一条辉等人得知，原来巨大的外星人其实是分为杰特拉帝人（纯男性组成的部族）和赫尔特兰帝人（纯女性组成的部族）两大部份，他们之间的战争已经持续了数十万年。令外星人难以置信的是，地球上的男人和女人居然能够生活在一起。而当一条辉和早濑未沙等人极力向他们解释“爱”的时候，对方突然强迫他们表演接吻。事实证明，这是一个让外星人丢脸的提议。因为赶到事态严重，布利泰命令将林明美和她哥哥林凯送到皇帝那里，其他人则暂时关押起来。
就在士兵们押送战俘的路上，赫尔特兰帝人的突击队却突然闯了进来。趁着混乱，福克、一条辉和早濑未沙逃离了魔爪。可是，在撤退的过程中，福克为了掩护一条辉和早濑未沙，驾机与敌人同归于尽。为了摆脱赫尔特兰帝人的纠缠，布利泰命令战舰进入空间跳跃状态。而辉和未沙乘坐的教练机也被卷进了亚空间。
当他们再度清醒过来的时候，发现飞机已经降落在一个荒凉的行星上。更让两个人没有想到的是，这里其实就是刚刚遭到外星人蹂躏的地球。在接下来的一个月里，他们试图找到幸存者，然而所有的努力都被证明是徒劳的。直到有一天，他们无意中发现了一座从海底升起的都市。那其实是普洛多人（地球人与天顶人共同的祖先）曾经乘坐的太空移民船，后来被普洛多人遗弃，并沉到海底。因为错把天顶星舰队当作是回归的普洛多人，飞船才从海底升起。在这座被遗弃的城市里，早濑未沙捡到了一片记忆金属，上面密密麻麻的刻满了普洛多文字。虽然眼前的城市只是一片废墟，但是对于一条辉和早濑未沙来说，这已经是一种难得的安慰，不知不觉间在两个人之间产生了一种微妙的感情。
在他们回到地球的一个月后，麦克罗斯号出现在了他们的面前，两个人欣喜若狂。归队后的一条辉和早濑未沙向舰长报告了他们所了解的全部情况。而在辉的内心深处，依然惦念着生死不明的明美。哪知道，尾随麦克罗斯号前来的外星舰队却给人们带来了好消息。他们主动提出与人类签订和平协定，并且释放了被扣押的林明美。交换条件是请要塞里的音乐家给一首乐曲作词，这是一首古老的乐曲，也是杰特拉帝人珍藏的秘密武器。
虽然只是分别了一个月，但是明美的直觉告诉她，她所喜欢的那个一条辉已经改变了许多。为了能够让一条辉回心转意，明美找到辉的住所，主动向他表白了自己的心意。这让一条辉左右为难。就在这时，早濑未沙突然出现在两人面前。原来，未沙无意中发现，她在海底城市里找到的那张金属片，正是那首古老乐曲的歌词，于是便马上跑来告诉一条辉。不想，却碰到明美和辉在一起。明美见到他们两人之间的尴尬表情，立刻明白了一切，伤心的跑出门去。望着明美的背影，辉走上前去安慰同样伤心的未沙，并向她吐露了自己的真情，两颗彼此相爱的心终于紧紧的贴在了一起。
杰特拉帝人的皇帝因为等不及乐曲的完成，决定提前发起攻击，彻底消灭超时空要塞和赫尔特兰帝人。短暂的和平结束了。在要塞里，一条辉带着早濑未沙给她的歌词，四处寻找明美。终于，在他们初次约会的地方，辉找到了明美。一条辉最终说服明美为人类的未来再次歌唱。
当明美的歌声再次响起的时候，决定人类命运的时刻终于来到了。因为受到歌声的召唤，沉睡在杰特拉帝人和赫尔特兰帝人内心深处的“爱”觉醒了。为了保全失去以久的文化，他们和要塞站在了一起。最终，邪恶的杰特拉帝在正义的炮火中被彻底消灭。人类和天顶星人迎来了共同的胜利。
战争结束后，人类决定把未来的交托给浩瀚无垠的宇宙，组成庞大的外太空殖民船队，向着银河系中心开始了人类历史上新的“大航海”！而麦克罗斯号的传奇故事也注定要由后人继续下去。