本作には科特隊とは別に、通常の防衛組織が怪獣や宇宙人との戦闘に参加している。その呼称は防衛隊（軍）とされたり自衛隊とされたりしているが、明確な区別はない。
防衛隊（軍）は第2・11・15話に登場した。戦力としては放映当時の自衛隊が装備していた61式戦車、M4中戦車の他、火炎放射戦車、熱線砲車、メーザー殺獣光線車、核ミサイル「はげたか」などがある。この熱線砲車は『怪獣大戦争』に登場したAサイクル光線車の本体を改造したもので、その牽引車を改造した照明車（『フランケンシュタインの怪獣 サンダ対ガイラ』に登場）も第15話でガヴァドンを包囲する戦車群の中に見られる。
自衛隊は第4・26・27・34・39話に登場した。第4話で海上自衛隊がイデ隊員の提案でラゴンに音楽を聞かせ、第26・27話で伊丹市に駐屯している陸上自衛隊がゴモラを攻撃し、第34話では科特隊が怪獣風船化作戦で浮かび上がらせたスカイドンを航空自衛隊のF-86戦闘機が誤って撃墜してしまった。航空自衛隊は第39話にも登場し、精鋭パイロットからなる戦闘機編隊がゼットン星人の円盤群迎撃のために出動して一部を撃墜したが、逆襲を受けて全滅した。このシーンに登場した戦闘機はF-104タイプだが、実在しない航空機だった。
上記以外にも防衛組織が敵を攻撃する場面のある話は多く存在する（第3・9・17～19・21・23・31～33話）。だがそれらの多くでは、その組織が防衛隊と自衛隊のどちらに属するのかについて触れられていない。
オープニングテーマ
『ウルトラマンの歌』
作詞：東京一 / 作曲：宮内國郎 / 歌：みすず児童合唱団、コーロ・ステルラ
作中では3種類の音源が使われる。以下、その差異と使用状況を記す。
Aタイプ（第1・7話）
市販の音源には原則としてこのタイプのフルサイズが収録される。そのため一般的には最も馴染み深い。
Bタイプ（第2～6話、第8～30話）
3種類の内最初に録音されたもので、みすず児童合唱団の編成と歌詞の最後の部分の歌い方がAタイプと異なる。
Cタイプ（第31～39話）
劇中音楽の追加に合わせて録音されたもの。このタイプのみコーロ・ステルラは歌っておらず、放送用のTVサイズしか存在しない。
挿入歌
『特捜隊の歌』
作詞：東京一 / 作曲：宮内國郎 / 歌：みすず児童合唱団、コーロ・ステルラ
主旋律をアレンジした「科特隊マーチ」（科特隊のテーマ）が出動シーンなどで頻繁に使われる。本曲自体も第3話や第4話にごく短く編集された形で使われる。
『進め! ウルトラマン』
作詞：東京一 / 作曲：宮内國郎 / 歌：みすず児童合唱団、コーロ・ステルラ
主題歌の候補としては長調、短調の2曲が作られた。長調の曲が主題歌として採用され、短調の曲が挿入歌「進め! ウルトラマン」となった。アレンジ曲「勝利」（M-5、別題「激闘! ウルトラマン」）が第18話からウルトラマンの戦闘シーンで使われるようになり、カラオケは後に『ウルトラファイト』のタイトル部分に使われる。『ウルトラマンティガ』第49話では、アレンジ曲を1991年に再録音したものが使われた。こちらは15枚組限定盤「TSUBURAYA PRODUCTION HISTORY OF MUSIC」に収録され、後に『ウルトラマンティガ』のサントラにも収録された。バンダイのカードゲーム・データカードダスの『大怪獣バトル』の戦闘部分にもこの曲が使われる。後年公開されたNG版では、一部歌詞の違いを確認できる。
本作の音楽は、前作『ウルトラQ』に引き続き宮内國郎が担当した。メインタイトル映像の内『ウルトラQ』のロゴを使った部分の曲は、『ウルトラQ』のメインタイトル曲（M-1T2）に本作オリジナルの効果音的な曲（タイトルT6）をオーバーダビングしたものである。第1話のハヤタ隊員とウルトラマンの出会いのシーンに『ウルトラQ』第28話「あけてくれ!」用の音楽が選曲されるなど、過去に宮内の書いた東宝特撮映画『ガス人間第一号』や『ウルトラQ』、『快獣ブースカ』の楽曲が流用されることも多い。
『ウルトラマン』自体の汎用BGM録音は3回行われた。「特捜隊のテーマ」など一部の曲は主題歌録音と同時にステレオで録音されたが、モノラルのコピーしか残存していない。また、実相寺昭雄が監督した第14・15・23話では追加録音が行われ、これらの楽曲は他のエピソードでも使用される。追加録音は最終回の第39話でも行われたが、これらの追加録音曲はいずれもテープの所在が確認されていない。
※各怪獣の詳細はウルトラマンの登場怪獣を参照。
放送日話数サブタイトル登場怪獣・宇宙人スタッフ
1966/7/171ウルトラ作戦第一号宇宙怪獣ベムラー監督-円谷一
特技監督-高野宏一
脚本-関沢新一、金城哲夫
1966/7/242侵略者を撃て宇宙忍者バルタン星人監督-飯島敏宏
特技監督-的場徹
脚本-千束北男
1966/7/313科特隊出撃せよ透明怪獣ネロンガ監督-飯島敏宏
特技監督-的場徹
脚本-山田正弘
1966/8/74大爆発五秒前海底原人ラゴン監督-野長瀬三摩地
特技監督-高野宏一
脚本-南川竜
1966/8/145ミロガンダの秘密怪奇植物グリーンモンス監督-飯島敏宏
特技監督-的場徹
脚本-藤川桂介
1966/8/216沿岸警備命令海獣ゲスラ監督-野長瀬三摩地
特技監督-高野宏一
脚本-山田正弘
1966/8/287バラージの青い石磁力怪獣アントラー監督-野長瀬三摩地
特技監督-高野宏一
脚本-南川竜、金城哲夫
1966/9/48怪獣無法地帯どくろ怪獣レッドキング
有翼怪獣チャンドラー
地底怪獣マグラー
友好珍獣ピグモン
怪奇植物スフラン監督-円谷一
特技監督-高野宏一
脚本-金城哲夫、上原正三
1966/9/119電光石火作戦ウラン怪獣ガボラ監督-野長瀬三摩地