"Space Battleship Yamato" (Film) ist eine Adaption der gleichnamigen Anime-Serie und erzählt eine epische Science-Fiction-Geschichte, die in einer dystopischen Zukunft spielt. Die Erde wird von der außerirdischen Spezies Gamilas angegriffen, die den Planeten mit radioaktiver Strahlung verseuchen und die Menschheit an den Rand der Auslöschung bringen. Die verbliebenen Menschen leben in unterirdischen Städten, während die Oberfläche unbewohnbar wird. Als die Situation aussichtslos erscheint, erhält die Erde eine mysteriöse Nachricht von dem Planeten Iscandar. Die Bewohner von Iscandar bieten der Menschheit eine Technologie an, die die Erde heilen kann: den Cosmo-Cleaner-D. Im Gegenzug müssen die Menschen eine gefährliche Mission durchführen und die Technologie von Iscandar abholen.

Die Raumflotte der Erde ist fast vollständig zerstört, doch das alte Schlachtschiff Yamato wird zu einem Raumschiff umgebaut, um die Mission zu erfüllen. Unter dem Kommando von Captain Jūzō Okita und dem jungen Offizier Susumu Kodai begibt sich die Besatzung der Yamato auf eine lebensgefährliche Reise durch das All. Die Mission ist nicht nur durch die Bedrohung der Gamilas gefährdet, sondern auch durch die begrenzte Zeit: Die Erde hat nur noch ein Jahr, bevor die Strahlung unwiderruflich tödlich wird.

Während der Reise muss die Besatzung zahlreiche Herausforderungen meistern, darunter Angriffe der Gamilas, interne Konflikte und die psychologische Belastung der langen Reise. Kodai, der anfangs mit der Verantwortung und den Erinnerungen an seinen im Krieg gefallenen Bruder kämpft, entwickelt sich zu einem entscheidenden Anführer. Die Beziehung zwischen Kodai und der Navigatorin Yuki Mori wird ebenfalls thematisiert und fügt der Geschichte eine emotionale Tiefe hinzu.

Die Yamato erreicht schließlich Iscandar, wo die Besatzung auf Starsha, die Königin des Planeten, trifft. Sie übergibt den Cosmo-Cleaner-D und offenbart, dass Iscandar und Gamilas zwei Seiten derselben Medaille sind: Die Bewohner beider Planeten stammen von derselben Zivilisation ab, haben sich jedoch aufgrund von Konflikten getrennt. Starsha hofft, dass die Menschheit den Kreislauf der Zerstörung durchbrechen kann.

Auf dem Rückweg zur Erde wird die Yamato erneut von den Gamilas angegriffen, doch die Besatzung schafft es, die Technologie sicher zurückzubringen. Die Mission ist ein Erfolg, und die Erde wird gerettet. Die Geschichte endet mit einem bittersüßen Ton, da einige Besatzungsmitglieder ihr Leben opfern, um die Mission zu erfüllen, und die Überlebenden mit der Erkenntnis zurückbleiben, dass Frieden und Zusammenarbeit die einzige Hoffnung für die Zukunft sind.