5年前恐龍帝國的侵略，因三一萬能俠的活躍，最後以巴武藏的犠牲作終結。大受打撃的恐龍帝國因而退到熔岩層。另外，因為見到紐約受到毀滅性的破壞，受驚的國際社會因而對早乙女研究所施加壓力，迫使其凍結一切有關三一射線的研究。
另一方面，三一萬能俠的駕駛者神隼人預見到恐龍帝國復活在即，開發出並非使用三一射線作動力的三一萬能俠——「NEO三一萬能俠」。隨著恐龍帝國再度來襲，必須要決定3位駕駛員。
一如所料恐龍帝國再次出現。在機械恐龍引發的暴亂中，終於找到第3位駕駛員，地下摔角之霸者——一文字號…
一文字號
地下摔角的霸者。性格極之單純、有強烈的戰鬥精神、十分熱血。討厭細心的事情。見到他這樣的性格與體力的隼人，便讓他當上NEO三一萬能俠的駕駛員。操縱NEO三一1、真三一1。
橘翔
新三一小隊的一點紅。有冷靜沈著的性格，常與急性子又易暴走的號起衝突。原本隸屬美軍，因此認識瑪莉及傑克。操縱NEO三一2、真三一2。
大道剴
有著友善的性格，三一小隊的第3名駕駛員。因為其性格原故，通常也是擔當3人中調解者的任務。最終回片尾中可得知他非常能吃。另外，其他作品中的剴大都是滿身筋肉的體型，本作則描繪成胖子體形。操縱NEO三一3、真三一3。
流龍馬
5年前與恐龍帝國之戰，操縱三一1的原駕駛者。武藏死後並沒有真的去別處旅行，在早乙女博士陷入危機時再次現身，並救了博士。空手之達人，擁有超乎常人的身體能力。即使是為救孩子們而從高空飛行中的NEO獵鷹號直接跳下來，依然亳髮無損。
因為已經引退，所以並無駕駛三一萬能俠，在白兵戰能將恐龍帝國士兵徒手撲殺。
神隼人
三一小隊的指揮官。曾是三一2的駕駛員。性格冷靜，為達到目的可以不擇手段。為了對恐龍帝國的復活作準備，因而建造了NEO三一萬能俠及編成三一小隊。劇中曾駕駛過NEO獵鷹。
巴武藏
蓋特3的駕駛員。5年前，他一人在紐約與恐龍帝國死鬥，最後自己連同恐龍帝國和紐約一超自爆。戰死。有強烈的正義感，但是欠缺冷靜。
早乙女博士
研究三一射線的第一人。開發了真三一萬能俠，但因日本政府勒令要凍結對三一射線的研究，因此將博士軟禁。
敷島博士
NISAR的研究者。在兵器開發的能力方面是天才級，外貌和行動模式大都是個瘋狂科學家般。就算龍馬在場有時還是會暴走。
巴特將軍
負責戰鬥部門，哥魯的心腹。號稱利劍將軍並且持有名劍，擁有很高的戰鬥能力。
格拉利長官
哥魯的心腹。負責擔當參謀的角色因此不會赴前線作戰，在最終話駕駛自己設計的メカザウルス・ゲラ赴前線。
尼安
因對三一射線持有抵抗力原故而被幽閉迫害的地龍一族之男。為了解放他們一族，因而駕駛在早乙女研究所內保管的試作型三一並向NEO三一萬能俠猛攻。最後在真三一將試作型三一的三一射線抽出之際，因駕駛倉內部的三一射線濃度超過地龍一族可承受的限界而死亡。
帝王哥魯
恐龍帝國的皇帝。5年前，因蓋特機器人的自爆而瀕死並身陷重傷，身體大半被改成機械化後得以生存，企圖再對地上作侵略。
故事後半與歐帕茲的巨大UFO融合，自身巨大化後追擊真蓋特。
傑克·喬治
美軍所屬德薩斯麥克的駕駛員。
瑪莉·喬治
德薩斯麥克的帽子機的駕駛員。比起兄長說話比較正統，說話時總是充滿英語語調。
