国際科学技術庁（ISO）のウラン貯蔵庫が、亀の姿をした巨大な怪獣型ロボ（鉄獣メカ「タートルキング」）に襲撃されウランを強奪される事件が発生した。地球征服を狙う謎の秘密結社「ギャラクター」による犯行だ。

ISO「マントル計画」主任である南部博士は、この危機に対して対ギャラクター用に密かに結成していた特殊部隊「科学忍者隊」を出動させる。忍者隊の活躍で「タートルキング」は破壊され、ギャラクターの目論見は潰えたかに思えたが、それは科学忍者隊とギャラクターとの長きにわたる戦いの序幕に過ぎなかった。

科学忍者隊は次々と新手を繰り出すギャラクターのテロ攻撃に、時には生身で、時には大型戦闘機「ゴッドフェニックス」で立ち向かって行く。

テレビアニメ版は1972年10月1日から1974年9月29日までフジテレビ系で毎週日曜日18時00分から18時30分に全105話が放送された。2年間の平均視聴率は約21%（タツノコプロの保存資料によると平均視聴率17.9%、最高視聴率は第53話の26.5%）。本作品の成功により、『新造人間キャシャーン』『破裏拳ポリマー』『宇宙の騎士テッカマン』といった変身ヒーローによるSFアクション物が続き、タツノコプロの一つの路線を構築した代表作である。人気や知名度の高さからその後、映画版や続編、OVAも制作された。

タツノコプロ企画文芸部の鳥海尽三と陶山智によって企画が練られた。鳥海によると、『忍者部隊月光』『世界少年隊』といった吉田竜夫の漫画は特に意識したわけではないというが、結果的に少年少女によるチームが敵と戦う構成は踏襲することになった。一方、プロデューサーの九里一平は前述の2作をベースにしたとし、「太平洋戦争が舞台の『忍者部隊月光』では夢がないので科学忍者とした」と述べている。吉田竜夫と九里一平のデザインによる斬新なコスチュームと劇画タッチで個性溢れるキャラクター、SF作家小隅黎（柴野拓美）によるSF考証、さらには中村光毅のデザインしたメカニックとそれを演出した本作品が監督デビューになる鳥海永行によるメカ描写が当時としては未来的でリアルな物であったため、その後のSF・ヒーローアニメの方向性に多大な影響を与えている。

当初は巨大メカと戦う低年齢向けのアクション物として開始したが、公害、科学、戦争などの現実的でシリアスなテーマ、肉親の情や過去といったドラマ性など、子供向けアニメの枠に収まらないエピソードが人気を呼んだ。PCB、原子力船など当時の社会問題を素材に用いた回もあるほか、敵組織ギャラクターが科学忍者隊を出し抜き勝利を収めたり、作戦そのものは失敗するも1つの都市を壊滅させたりなど、主人公側の敗北という通常なら考えられない展開も多かった。視聴率は高かったため当初1年間の放送予定が2年に延長され、タツノコプロを代表する作品となった。

当時のタツノコプロには実写用カメラが装備されており、実写映像やオプチカル合成のシーンも随所に採用されている。オープニング冒頭に登場する地球は、質感を出すため調理器具のボウルを紙粘土で覆い、その上に海や雲を描いたものを撮影している。発案は撮影の細野正、描いたのは美術設定の中村光毅とされる。

連続テレビアニメでありながら、1話あたりのセル画枚数は平均5千から6千枚に及び、1万枚を超えた驚異的な回もあった。第1話「ガッチャマン対タートル・キング」は特に秀逸とされ、怪獣映画のスケール感があると評価された。後のオリジナルビデオアニメ版でこの回のリメイクが試みられている。作画面では同じく劇画タッチだった『アニメンタリー 決断』から引き続き、作画監督の宮本貞雄をはじめ、須田正己、湖川友謙、加藤茂らが参加。さらに前番組の『いなかっぺ大将』から二宮常雄らが加わり『決断』での経験も活かされ、リアルタッチの作画でタツノコプロの名を高めた。

韓国に発注の回では、画面に気泡が混じったシミのような画像が見られることがあったが、これは現像液がネガに付着、定着したため。また当時の韓国と日本の電力事情の違いで、日本の国内で見ると画面が薄暗くなり、韓国現像のフィルムは国内で調整しながらプリント出ししていた。

本作品の仮タイトルには「科学忍者隊バードマン」や「科学忍者隊シャドウナイツ」があったが、広告代理店の読売広告社の松山貫之専務による発案により『ガッチャマン』に決定。松山によると、メカが合体するときの「ガッチャン」という擬音から発想したというが、「まるでギャグものだ」とタツノコプロのスタッフ側からは不評であったという。何となくフィーリングでつけたため、「ガッツとマンでガッチャマン」と説明されることもあった。なお作中の設定では、「ガッチャマン」とは、組織の名前ではなく科学忍者隊のリーダーの称号である。正確に呼ぶならば、リーダーの大鷲の健以外の四人は「ガッチャマン」ではなく、単に科学忍者隊の隊員、ということになる。実際、エンディングのキャスト紹介においては、健のみ「ガッチャマン」という役名になっている。敵方の「ギャラクター」は過去のタツノコプロ作品『宇宙エース』に登場するSF作家の広瀬正が名付けた敵キャラクターの名前を再利用したもの。山猫からつけられた「ベルク・カッツェ（独：Berg-Katze）」などというネーミングともども、インパクトの強さを狙って、スマートすぎない名前にした、との関係者との回想がある。

また、熟慮の上キャスティングされた声優陣も好評で、南部博士役の大平透は、当時タツノコプロ作品では『ハクション大魔王』などギャグアニメの印象が強い声優だったが、本作品ではシリアスな役柄にもかかわらず、あえて起用に踏み切り成功した。ベルク・カッツェのキャラクターは最初から細かく設定されていたわけではなく、カッツェを演じた俳優の寺島幹夫の独特な演技にスタッフが影響を受け、後から肉付けされた部分が多いという。

ガッチャマンはタツノコプロを代表する作品となったが、企画の鳥海尽三は設定について「（後から思うと）あまりにもずさんで荒唐無稽だった」と後悔しており、『小説・科学忍者隊ガッチャマン』（1989年発表）を執筆する動機になった。

• 原作、キャラクターデザイン - 吉田竜夫
• 企画 - 鳥海尽三、陶山智
• 総監督 - 鳥海永行
• 音楽 - ボブ佐久間
• 効果 - イシダサウンドプロ
• メカニックデザイン - 中村光毅、大河原邦男
• 作画監督 - 宮本貞雄
• 作画監督補佐 - 南家講二、池田茂之
• 原動画 - 須田正己、西城隆詞、白土武、佐々門信芳、川尻善昭、湖川滋（現・湖川友謙）、二宮常雄、谷口守泰、村中博美、高橋資祐、塩山紀生、安彦良和、秋本治 他
• 録音ディレクター - 斯波重治
• 現像 - 東洋現像所
• プロデューサー - 九里一平
• 制作担当 - 佐藤光雄、内間稔、近藤誠、鎌田正治
• 制作協力 - フジテレビ
• 制作 - 吉田竜夫、タツノコプロ

両曲とも、作詞 - 竜の子プロ文芸部 / 作曲 - 小林亜星 / 編曲 - ボブ佐久間

系列は当時の系列。

「東宝チャンピオンまつり」では、1973年に2度に渡ってテレビブローアップ版が公開されている。

小学館の学習雑誌に連載

• 『小学一年生』1972年9月号 - 1973年8月号 源田秀夫、1973年9月号 - 1974年3月号 七戸洋之助
• 『小学二年生』1972年9月号 - 1973年4月号 丹治道雄、1973年5月号 - 7月号 かたおか徹治、1973年8月号 -1974年3月号 村上ゆたか、1974年4月号 - 9月号 渡辺福男
• 『小学三年生』1972年9月号 - 1974年1月号 菅原わたる
• 『小学四年生』1972年9月号 - 1973年3月号 いいだひろ詩、 1973年4月号 - 1974年3月号みやぞえ郁雄
• 『小学五年生』1972年9月号 - 1973年12月号 時里信一
• 『小学六年生』1972年9月号 - 1973年8月号 林信徳

• 「みみずくの竜」「大鷲の健」「燕（つばくろ）の甚平」の3人の名前は、タツノコプロ創業者・吉田三兄弟―吉田竜夫・吉田健二・九里一平（本名・吉田豊治）の名前をアレンジして名付けたといわれている。
• かつて同じタツノコプロが制作した『宇宙エース』23話に登場した悪役の名前は本作品の敵と同じ「ギャラクター」（容姿は『ヤッターマン』のドロンジョにそっくり）が登場するエピソードがある。
• 小松政夫は、ガッチャマンの名を用いたギャグを持っている。
• 1989年にエニックス文庫から発行された『小説科学忍者隊ガッチャマン - コンドルは飛ぶ』の時代設定は、2010年となっている。第94話には「半世紀昔初めて誕生した原子爆弾」という台詞がある。
• 『SFロマン 科学忍者隊ガッチャマン』では、カッツェの誕生した三十数年前の地球は第三次世界大戦の真っ直中であったと設定されている。
• 『かもめ食堂』の劇中で、トンミ・ヒルトネンがサチエ（小林聡美）に歌詞を尋ねるシーンがあり、さらに出だしからの歌詞が出てこないため、本屋の店内のカフェスペースでミドリ（片桐はいり）に尋ねて教えてもらう描写がある。

ガッチャマンの英語表記である『GATCHAMAN』のタイトルで映像化。従来のイメージを残しつつ、メカ、キャラクターデザインを一新している。キャストも総裁X役の田中を除いて一新された。総裁Xの映像にはCGが使われている。

朝日ソノラマのソノラマ文庫から小説版も出版されており、小説版はOVAの初期プロットに基づいて柿沼秀樹が執筆している。挿絵は梅津泰臣。

2011年4月18日から2013年3月29日までと、2013年8月19日から8月23日まで、日本テレビ系列で放送されている『ZIP!』のコーナーである「あさアニメ」において、『おはよう忍者隊ガッチャマン』が放送された。

2007年4月10日にインデックス・ホールディングスと日活から『ヤッターマン』と共に実写映画化が発表され、2009年3月7日に、まずは『ヤッターマン (映画)』が公開された。2012年10月12日には本作品が、「日活100周年×タツノコプロ50周年記念作品」として、2013年8月に公開されることが明らかになり、2013年8月24日に公開された。

文化放送の制作により、1978年4月9日から9月3日にかけて毎週日曜日の17時30分から18時00分の時間帯にラジオドラマとして放送された。

キャストと主題歌はテレビ版と同一。ドラマの内容はテレビ版のエピソードを数本ピックアップし、ラジオドラマ台本として再構成・再録音したもの。同時刻に放送されていた笑点のパロディ回や、科学忍者隊VSギャラクターの野球大会。ベルク・カッツェ（寺島幹夫）が主題歌の替え歌を歌う回などもあった。

• 『ファンタスティックTVコレクションNo1　科学忍者隊ガッチャマン』（朝日ソノラマ 1978年7月15日発行）。フィルムストーリー、メカ設定、鳥海永行書き下ろし小説「コンドルのジョーストーリー」他を収録。
• 『ファンタスティックTVコレクションNo3　科学忍者隊ガッチャマンPART2』（朝日ソノラマ 1978年8月1日発行）。フィルムストーリー、レッドインパルス戦闘機三面図、板橋しゅうほう書き下ろし絵物語「嵐を呼ぶミイラ巨人」他を収録。
• 『SFロマン 科学忍者隊ガッチャマン』（鳥海永行・著。朝日ソノラマ 1978年8月25日発行）。監督、鳥海永行の手による小説版。
• 原口正宏、長尾けんじ、赤星政尚『タツノコプロインサイダーズ』（2000年、講談社）
• 『アニメージュ』（2000年10月号、徳間書店）
• DARTS構成・編集『タツノコ・ヒーローズ -'70年代・タツノコ4大ヒーロー集合!!』（2001年、朝日ソノラマ）
• 『僕たちの好きな科学忍者隊ガッチャマン』（2003年、宝島社）
• 草薙聡志『アメリカで日本のアニメは、どう見られてきたか?』（2003年、徳間書店）
• ソノラマ文庫『ガッチャマン』全3巻（柿沼秀樹・著 / 梅津泰臣・絵）- OVAの初期プロットによる小説版。
• 『科学忍者隊ガッチャマン　アニメアーカイブス』（2013年、小学館集英社プロダクション）
• 東宝チャンピオンまつり関連資料
• 『ゴジラ画報』（第3版）竹書房、1999年12月24日（原著1993年12月21日）。ISBN 4-8124-0581-5。 
• 『ゴジラ 東宝特撮映画全史』講談社〈キャラクター大全〉、2014年7月15日。ISBN 978-4-06-219004-6。 
• 電撃ホビーマガジン編集部 編『ゴジラ 東宝チャンピオンまつり パーフェクション』KADOKAWA（アスキー・メディアワークス）〈DENGEKI HOBBY BOOKS〉、2014年11月29日。ISBN 978-4-04-866999-3。 

• 『ゴジラ画報』（第3版）竹書房、1999年12月24日（原著1993年12月21日）。ISBN 4-8124-0581-5。 
• 『ゴジラ 東宝特撮映画全史』講談社〈キャラクター大全〉、2014年7月15日。ISBN 978-4-06-219004-6。 
• 電撃ホビーマガジン編集部 編『ゴジラ 東宝チャンピオンまつり パーフェクション』KADOKAWA（アスキー・メディアワークス）〈DENGEKI HOBBY BOOKS〉、2014年11月29日。ISBN 978-4-04-866999-3。