大章鱼怪兽塔戈尔，在太平洋中出生后，曾游到大西洋内生活了100年以上，近年来又迁徙回到了日本近海。塔戈尔本身有着十分好战的性格，攻击性十足，而且其食量能一次性吞吃近50万吨的鱼，对海洋生物威胁性很大。
塔戈尔来到八丈岛附近的du海域，遇见了浮在海面上的大螃蟹怪兽甘扎，由于两个物种天生敌对，加上要争夺领地，塔戈尔和甘扎大打出手。塔戈尔使用8只触手攻击甘扎，但被甘扎的甲壳阻挡，并且还被甘扎切断了其中两根触手。塔戈尔虽然好战，但当遇见自己打不过的对手时便会马上逃走，于是从口中吐出墨汁模糊甘扎的视线，想趁机逃走，但在逃跑的过程中还是被甘扎刺瞎了一只眼睛。塔戈尔虽然最终沉入了水中，但其受伤太重，最终生死不明。
怪兽顿代尔是一种肉食性的大蛙怪兽，栖息在东京郊外、被人称为“食人沼泽”的沼泽地底，白天较少活动，在夜间就会浮出水面、伏击捕食路过的人类。由于夜间光线不足，加上顿代尔在水面上而且双目又散发出红光，因此常被其他的目击者认作是鬼火。
临近冬季，顿代尔为了准备冬眠期的储备食物而开始频繁袭击人类。在某一次作案时被少年大羽次郎目击到，并报告给了zat队。由于看不清顿代尔的真面目，于是少年说成是鬼火捉人，被zat队不以为然地打发了事。尽管东光太郎也看见了顿代尔的“鬼火”眼睛，但依旧没有引起zat队的重视。直到又有两人被顿代尔捉走、还有警察目击全过程后，zat队才赶到食人沼泽调查。
在确认顿代尔藏在沼泽底部后，zat队出动地底战车钻入沼泽地底，发现了顿代尔以及被抓走的人类。顿代尔被地底战车的攻击赶到地面后，喷出火焰展开破坏。当顿代尔用胶囊球体捉住了东光太郎，东光太郎变身为泰罗奥特曼登场，和顿代尔作战。顿代尔在战斗中被泰罗奥特曼全程压制，后来进入到沼泽打水中战，但顿代尔还是不敌泰罗奥特曼，受到致命伤后浮在水面上，最后被泰罗奥特曼用「斯特利姆光线」杀死。顿代尔身亡后，它抓走的人类们最终也都被泰罗奥特曼救出。
巨大蚁怪兽阿林道原本是一群突然出现的新品种蚂蚁，由于吸收了新型建材燃烧时发出的「pg-500」气体后突然变异成体长20厘米的大羽蚁，发出高热火焰能熔化物体。数亿只的大羽蚁集团生活，以各种建筑大楼中的新型建材为食，一夜之间就能将一栋普通大楼吞噬殆尽。短短数日，东京市区内就有多幢大楼遭到阿林道的毒手而崩毁。
少年敏夫和建一在倒塌的大楼里发现了大羽蚁的存在，后来上报给了zat队处理。但是大羽蚁的生命力惊人，杀虫剂、火烧、热开水泼，都杀不了大羽蚁。后来，zat队研究出蚁酸和pg500的合成材料，成功将大羽蚁群引到了空中，并用火焰焚烧蚁群。但蚁群受到火焰攻击，体质再次变异，数亿只大羽蚁融合成了巨大的蚁怪兽阿林道，大肆破坏东京市区。
阿林道破话城市，并击败了前来迎战的zat队；东光太郎在和阿林道周旋一会儿后，变身为泰罗奥特曼登场作战。阿林道在无伤扛下斯特利姆光线后和泰罗奥特曼进行格斗战，火焰、蚁酸和电流等能力都一度让泰罗奥特曼吃亏，但泰罗奥特曼旋即展开反击，使出「反弹光幕」封住了阿林道的嘴，让阿林道无法喷火和蚁酸。随后，泰罗奥特曼使用「奥特淋浴」将阿林道全身被易燃液体淋湿，再以「火焰冲击」焚烧，阿林道最终爆炸身亡。
海象怪兽德帕拉斯，原本只是生活在北极海域一带的普通海象，由于突然变异而成为了怪兽。德帕拉斯在海底四处活动时，挖通了到达东京地底的通道，并从东京都内的河流中现身。德帕拉斯在市内横冲直撞，由于爱吃番茄酱还袭击了番茄酱工厂。
zat队出动迎战怪兽，但因为德帕拉斯的皮肤太厚实，导弹无法对其造成伤害。东光太郎在战斗中坠机，还被德帕拉斯追逐，但却发现了德帕拉斯会兴奋地攻击建筑玻璃映照出自己的镜像，于是利用这一点展开「镜子作战」，用大型镜幕将德帕拉斯诱导至28号大型废坑中，再以强力导弹集中攻击，杀死了德帕拉斯。
不久后，德帕拉斯凭借再生能力复活，并在东京kd地区展开破坏。zat队再次进行「镜子作战」，但再生德帕拉斯无视了镜子的存在，还径直袭击到了zat队总部。眼见zat队无法阻止再生德帕拉斯的行动，东光太郎赶往现场，变身为泰罗奥特曼参战。再生德帕拉斯以火焰放射和导弹獠牙的攻击一度令泰罗奥特曼受挫，但最终败给了泰罗奥特曼，并被「斯特利姆光线」炸得粉碎。德帕拉斯残存的2根獠牙，被泰罗奥特曼组合成了十字状，作为德帕拉斯的墓碑。
藤蔓怪兽巴色拉，原本是生长在寺庙为被双亲抛弃的弃儿们建立的「弃儿冢」上的植物，因为汲取了埋在地下的弃儿们尸体里的养分后成长为怨之花，更逐渐怪兽化。
为了更进一步地生长，巴色拉在夜间将常春藤触手伸出寺庙墓园外，袭击附近路过的人类并吸食血液，短短几天内就有数人遇害。被生母抛弃的少女·岩坪加奈剪下巴色拉的怨之花，并赠给白鸟健一。当天夜里，巴色拉的藤蔓便找来攻击了白鸟健一和在白鸟家留宿的森山队员，幸亏藤蔓被几个路人拔断才得以脱险。而岩坪加奈也把怨之花带回了养父母的家里，导致养母被巴色拉杀害。
zat队在研究怨之花后解开了巴色拉吸血的真相，而与此同时，岩坪加奈也知道了怨之花会吸血杀人的事后，大量地将怨之花送给那些亲子关系幸福美满的家庭，后被东光太郎阻止。北岛哲也带着东光太郎找到了怨之花生长的弃儿冢，在清除怨之花时拔动了巴色拉的吸血体毛，巴色拉受到刺激而在地面上出现。
巴色拉攻击了光太郎和北岛，还打败了来迎战怪兽的zat队。光太郎变身为泰罗奥特曼作战，全程压制地击败了巴色拉，并以「斯特利姆光线」炸碎了巴色拉的身体。但是，巴色拉在弃儿们怨念的力量作用下短暂复活，烧毁了建立弃儿冢的寺院，之后彻底消灭死亡。