很久以前，那是一个大家都相信着美好未来的时代。就是从那个时代开始，一个不可思议的故事开始了。
在一个平行世界，圆大古、飞鸟信、高山我梦从小在一起长大，那时候的他们很喜欢奥特曼，像小时候的我们一样，每天都会坐在电视机前看奥特曼。有一天三位少年与一个少女相遇，他们对着黄昏的落入许下自己的愿望，并且与少女定下一个约定。
随着岁月流逝，时代的变迁。大古、飞鸟和我梦长大成人，他们逐渐忘记了奥特曼并步入社会，有着普通的工作，过着普通人的生活。
有一天，他们所在的城市出现了奇怪的海市蜃楼。不久，大古做了个奇怪的梦和出现幻觉，他梦见了见证他们长大的早田进、诸星团、乡秀树及北斗星司四人变成了奥特曼（奥特兄弟），而且看到了8位奥特曼，大古感觉对8位奥特曼中的一位很熟悉。
过了几天，海市蜃楼消失了，飞鸟和我梦也梦见自己变身成了奥特曼；三人闲聊中突然谈到平行世界这个概念。大古认为或许在那个世界，他们做过的梦就是真的。这时大古突然回想起自己曾经想当宇航员的事并感叹人生，飞鸟和我梦也陷入了深思，三人开始缅怀自己的童年，开始感慨自己曾静的梦想。
后来在另一个时空穿越过来的梦比优斯奥特曼的引领下，大古，飞鸟，我梦回想起自己曾经许下的愿望，并且记起了与那个少女的约定——当这个世界受到威胁时，他们会出现。于是他们的强烈意念凝聚出了奥特曼变身器，在变身之后展开了与怪兽的较量。经过一番打斗，他们终于打败怪兽之后，几人本以为就此结束，可是没有想到怪兽的灵魂开始融合，形成了一个最终的怪兽。
怪兽BOSS趁机将迪迦，戴拿，盖亚，梦比优斯四位奥特曼石化。在人们的绝望之中，早田进、诸星团、乡秀树及北斗星司四人也终于觉醒。他们想起了自己曾经的责任与使命。四人化身为赛文，杰克，艾斯，初代四位奥特曼。他们用能量使迪迦他们复苏，最后8人一起击败了怪兽。
到了新一天的清晨，8位奥特曼并肩站立在海边。太阳就和当年他们许下愿望时一样的明亮与耀眼，引发人们无限的遐想。
在经历了这场战斗后，大古、飞鸟和我梦重新拾起了曾经丢弃的梦想并实现了它们。最后，成为宇航员的大古带着丽娜和自己的女儿，和飞鸟一家及我梦一家驾驶着配备我梦等人开发的反重力装置的宇宙飞船；在早田进、诸星团、乡秀树、北斗星司等人的护航下飞向奥特之星。
这部电影给我们带来的是情怀，我们每个人小时候都有无数美好的憧憬，也都幻想过自己能够变成奥特曼拯救世界。可是随着时间的流逝，当年的满腔热血早已被生活的繁琐所熄灭。希望我们不要舍弃自己的理想，永远保持一颗纯真的心。
