Pancaran matahari yang disebut Ultra Flare telah membangkitkan OOPArts misterius yang dikenal sebagai Spark Dolls dari kedalaman bumi dan lautan, mematerialkan mereka menjadi monster mengamuk yang meneror Bumi. Karena ini, UNVER dibentuk untuk mengumpulkan dan mengamankan Spark Dolls yang tidak stabil dan tim penyerang baru dibentuk, Xio untuk memerangi ancaman monster.
Lima belas tahun kemudian, Daichi Ozora, anggota Tim Lab Xio yang menjadi yatim piatu ketika orangtuanya tersesat di Ultra Flare, terikat dan berubah menjadi Ultraman X untuk melawan ancaman dari alien dan monster. Dia segera mengetahui kebenaran di balik Ultra Flare dan memutuskan untuk membantu Ultraman X mendapatkan kembali tubuh fisiknya setelah insiden itu menjebaknya dalam bentuk data komputer.