ある朝、横浜上空に蜃気楼が発生。その直後、ダイゴは見たことのないウルトラマンを目撃。さらにウルトラ兄弟が戦う夢を見るが、ダイゴと親交のあるハヤタ、モロボシ・ダン、郷秀樹、北斗星司が変身していた。

数日後、ダイゴは自分の住む世界とは似て非なる別の世界に迷い込み、ウルトラマンメビウスと怪獣キングゲスラの戦いに遭遇。ダイゴはテレビで観たウルトラマンとゲスラの戦いを思い出してメビウスに助言し、メビウスはキングゲスラを倒した。メビウス＝ヒビノ・ミライに礼を言われたダイゴは元の世界に戻るが、同時にミライもダイゴの世界に迷い込んできた。ミライは、赤い靴の少女から7人の勇者を目覚めさせてこの世界を救ってほしいと頼まれたという。

ダイゴとミライが7人の勇者を捜している最中、怪獣キングパンドンが出現。メビウスはキングパンドンを倒したが、スーパーヒッポリト星人の罠でブロンズ像にされてしまう。勝ち誇るスーパーヒッポリト星人は、キングシルバゴンとキングゴルドラスも呼び寄せる。

人々が絶望しかけた中、ダイゴは赤い靴の少女と会ったあの日、彼女と交わした約束をふと思い出した。そして、自分が目撃したウルトラマンは、別の世界での自分であることを知る。
登場人物
ウルトラ戦士

それぞれが本来の世界とは違う別の世界の人物で、各作品のヒロインと戦いとは無縁の幸せな生活を送っている。この世界の異変に際してやって来たメビウスを除き、終盤で全員がウルトラマンとして活躍する別世界での自分との記憶が同期化することでウルトラマンとしての記憶が宿り、変身アイテムが現れて戦った。

ウルトラマンの巨大化カットはメビウスとセブンを除きすべて新たに作り直されている[4]。人形は初代マンは近年テレビシリーズで新たに作られたものに顔の部分を新造、ジャックとエースは本作品用の新造形、ティガ・ダイナ・ガイアはテレビシリーズで使用された型から新たに作り起こされた[4][12]。

スーツはウルトラマン・ウルトラセブン・ウルトラマンジャック・ウルトラマンAは『ウルトラマンメビウス&ウルトラ兄弟』のもので、ウルトラマンメビウスは演技者の体型に合わせて新調され、ウルトラマンティガ・ウルトラマンダイナ・ウルトラマンガイアも新調されたが、ウェットスーツが当時とは異なっている[13][4]。

マドカ・ダイゴ / ウルトラマンティガ
本作品の主人公。横浜市役所観光課に勤務する平凡な公務員。遅刻とデスクワークでの居眠りは日常茶飯事で勤務態度はあまり良くないが、外での仕事は真面目で海外からの視察団の観光都市としてのアピールや質疑応答の対応に追われている。かつては宇宙船の船長を夢見ていたが、現実を考えてレナと一緒にいたいために諦めていた。ティガ・ダイナの世界ではGUTS隊員であり、超古代の光の遺伝子を受け継いでいたことでウルトラマンティガの光を宿す。いち早くこの世界の異変に気づき、ミライとともに奔走。赤い靴の少女との約束を思い出したことで別の世界での記憶に目覚めて覚醒し、スパークレンスで変身。世界を守るために戦った。事件解決後は夢だった宇宙飛行士になる夢を叶え、レナとNASAで結婚した。
アスカ・シン / ウルトラマンダイナ
ダイゴの幼馴染。プロ野球選手を目指していたが、ティガ・ダイナの世界と同様にスタンドプレーに走る性格。高校時代に甲子園の決勝ではその姿勢が災いし、押し出しで自滅。チームが敗退してしまったことに責任を感じて野球の夢を捨てるが、未練から横浜スタジアムのボールボーイとして働きながら燻っている。ティガ・ダイナの世界ではスーパーGUTSの隊員であり、火星の光と一体化してウルトラマンダイナとなった。我夢とともにダイゴの戦いを見て別の世界での記憶に目覚めて覚醒し、現れたリーフラッシャーで変身し、我夢＝ガイアとともにティガの救援に駆け付けた。事件解決後は横浜ベイスターズにテスト入団し、エースピッチャーとなってチームを優勝に導いた。
高山 我夢（たかやま がむ） / ウルトラマンガイア
ダイゴの幼馴染。ダイゴの乗る宇宙船を開発するという子供のころの夢のために反重力システムを研究する天才科学者だったが、その肩書きの重圧に耐えかねて完成目前で学界を退いてしまった。その後は横浜マリタイムミュージアムの学芸員に転職している。ガイアの世界ではアルケミー・スターズおよびXIGのメンバーで、地球の意志が生み出した大地の光と一体化してウルトラマンガイアとなった。アスカとともにダイゴの戦いを見て別の世界での記憶に目覚めて覚醒し、エスプレンダーで変身し、アスカ＝ダイナとともにティガの救援に駆け付けた。本作品でパラレルワールドを「多次元宇宙論」という量子物理学の観点から科学的に解説した最初の人物で、事件解決後は藤宮の尽力で科学者に復帰し、アッコとも結婚する[14]。再び反重力システム搭載の宇宙船を完成させた。
ヒビノ・ミライ / ウルトラマンメビウス
本作品では唯一のテレビシリーズと同一人物。自分の世界から時空を超え、ダイゴたちの住む世界にやって来た。ダイゴに協力して世界の異変の原因を突き止めようとするが、この世界でハヤタたちに「兄さん」と呼び掛けて逆に困惑された。キングパンドンを倒した際、隙を突かれてヒッポリトタールでブロンズ像にされてしまったが、ウルトラ4兄弟のウルトラパリフィーによって救われ、彼らやティガたちとともに戦った。決戦後は元の世界に帰っていった。新技・ライトニングスラッシャーを披露。本作品の出来事はメビウス世界の時系列では、前作『ウルトラマンメビウス&ウルトラ兄弟』での戦いからテレビシリーズ第29話までの間とされている。