ロケット事故の影響でアストロノーツ養成学校が閉鎖になるとのニュースを聞き、ウルトラマンコスモスと約束したアストロノーツになる夢を失いかけた13歳のムサシ。だが、幼い頃にコスモスと遭遇した想い出の公園でシャウと名乗る不思議な少女と出会い、彼女に凶悪な宇宙怪獣・サンドロスの攻撃からコスモスと自分が力を合わせて地球を守ると言う10年後の未来の世界を見せられたムサシは、再びアストロノーツになる夢を取り戻すのであった。
