Gridman Universe speelt zich een jaar na de gebeurtenissen van SSSS.Gridman af, in een wereld die ogenschijnlijk tot rust is gekomen. Alleen Rikka en Utsumi herinneren zich nog de eerdere strijd tegen de kaiju, Gridman en Akane Shinjou; zelfs Yūta, ooit het menselijke gastlichaam van Gridman, is zijn herinneringen aan deze cruciale periode kwijt. Terwijl Yūta worstelt met zijn identiteit en gevoelens voor Rikka, wordt de rust verstoord door de plotselinge aanval van een nieuwe kaiju. Dit dwingt Yūta opnieuw te fuseren met Gridman, waarmee hij de rol van held op zich neemt in de hoop zichzelf te bewijzen en zijn eigen waarde te hervinden.
De situatie wordt nog complexer wanneer door een onbekend fenomeen de grenzen tussen universums vervagen, waardoor personages uit SSSS.Dynazenon in Yūta’s wereld terechtkomen. Samen met oude en nieuwe bondgenoten moeten ze niet alleen de dreiging van meerdere kaiju het hoofd bieden, maar ook de onderliggende oorzaak van de overlappende werkelijkheden ontrafelen. Terwijl de groep strijdt om hun werelden te redden, worden ze geconfronteerd met persoonlijke groei, vriendschap en het loslaten van het verleden. Uiteindelijk draait de film zowel om spectaculaire gevechten als om de emotionele ontwikkeling van de hoofdpersonen, waarbij samenwerking en zelfacceptatie centraal staan.
