为了从迷之巨大怪物手上守护日本的和平，新干线超进化研究所开发了「新干线变形机器人 辛卡利欧」。为了防备新的敌人袭来，研究所还秘密开发新型机器人「辛卡利欧Z」。与「辛卡利欧Z」适合率高的孩子们被选作驾驶员，与研究所的人们合力迎击再次出现的巨大怪物体。未知的敌人出现。两个少年的相遇。
东山奈央/小西克幸/土岐隼一/内田雄马/加隈亚衣/田丸笃志/中惠光城/井上雄贵/上田丽奈/江口拓也/关智一/仪武祐子/高桥伸也/石见舞菜香/洲崎绫/悠木碧/石川界人/寺岛拓笃/平川大辅/柿原彻也/金子彩花/增元拓也/水桥香织/日野聪/井上和彦/铃木实里