ในปี ค.ศ. 2199 มนุษย์โลกกำลังเผชิญหน้ากับการสูญพันธุ์ หลังถูกโจมตีอย่างหนักจากกองทัพต่างดาว กามิลัส (Gamilas) ที่ทิ้งระเบิดรังสีใส่โลกจนกลายเป็นพิษ และเหลือเวลาอยู่รอดเพียงหนึ่งปีเท่านั้น โคได ซึสึมุ (ทาคุยะ คิมูระ) อดีตนักบินหนุ่มที่เพิ่งสูญเสียครอบครัว ได้เข้าร่วมกับกองกำลังกอบกู้โลก และได้ค้นพบซากเรือรบยามาโต้ในตำนานที่ถูกดัดแปลงให้กลายเป็น เรือรบอวกาศยามาโต้ (Space Battleship Yamato) พวกเขาได้รับข้อความจากดาวเคราะห์อิสคันดาร์ (Iscandar) ที่อยู่ห่างออกไป 168,000 ปีแสง เพื่อขอความช่วยเหลือ โดยแลกกับการมอบ เครื่องฟอกบรรยากาศ ที่จะช่วยโลกให้กลับมาหายใจได้อีกครั้ง ลูกเรือยามาโต้จึงต้องออกเดินทางสู่ภารกิจ 336,000 ปีแสง เพื่อกู้โลกก่อนที่เวลาจะหมดลง