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赛罗对战黑暗洛普斯赛罗首战失利，被打入次元裂缝中，赛罗双重剑也被打飞。雷欧在宇宙巡逻时发现赛罗的赛罗双重剑，知道赛罗遇到了危险，立刻赶往次元裂缝协助赛罗，与赛罗联手打败了机械奥特兄弟。
随后，赛罗奥特曼冲破阻隔，赶回扭曲空间，同已经不受海洛蒂亚控制了的黑暗洛普斯展开殊死搏斗，雷和异次元的另一个雷合力召唤哥莫拉对抗机械哥莫拉。最后，赛罗打败了黑暗洛普斯，取得了胜利。经过一场幻影大爆炸后，扭曲的空间恢复正常了。
M78星云光之国遭到神秘敌人的突然袭击，赛罗与父亲赛文奥特曼合力，成功突围并消灭了敌人。赛罗只身一人担负起一探敌人真正身份的任务。他戴着父亲赐予他的备用能源—奥特赛罗手镯，独自向着未知的宇宙空间进发。
在旅途中，赛罗感受到有声音在呼唤他，到达了一个未知的星球。在拯救遭遇巨型机器人兵团蹂躏的行星上的人们时，他和身负重伤、奄奄一息的青年“岚”以及他的弟弟“小治”相遇。赛罗被岚的勇气所感动，与他合为一体，以岚作为人类形态，拯救了岚的生命。
之后，通过詹伯德与艾丝美拉达星的公主艾美拉娜见面，赛罗知晓了敌人的真正身份操控谜一般的敌方军团的幕后黑手，竟是贝利亚银河帝国皇帝—凯撒贝利亚。贝利亚奥特曼不仅未死，而且进化成了更加强大的形态凯撒贝利亚。他建立起强大的贝利亚银河帝国，展开了称霸宇宙的野心。与岚一心同体的赛罗奥特曼，为了粉碎恺撒贝利亚的野心，和小治、艾美拉娜公主一同乘坐宇宙飞船——皇家宇宙船，穿梭于浩瀚的宇宙之中。向巨大的贝利亚银河帝国发起挑战。
赛罗和凯撒贝利亚战斗，处于下风，而且凯撒贝利亚吸收了艾美拉尔矿石的能量变成了电弧贝利亚，赛罗和镜子骑士、红莲火焰、詹伯特合力也不敌电弧贝利亚，在危急时刻诺亚奥特曼出现救了濒死的赛罗并且给了他帕拉吉之盾，在同伴们的支援下，赛罗最终击败了电弧贝利亚。在片尾，和炎之战士红莲火焰、镜之骑士镜子骑士、钢铁之武人詹伯特结成新的警备队—究极武装赛罗