ストーリーは、当時の時事であった京都議定書から連想し、環境問題を取り込み、環境を破壊し、野生生物を絶滅させ、地球自身を破滅に追いやるかもしれない現代の人類が描かれている。同時に、怪獣も地球の生物であり、根源的破滅招来体に覚醒させられたという設定で、物語の前半ではガイアも戦闘により、怪獣を倒していたが後半は怪獣も地球の生物だという自覚のもとに無闇に倒すとの展開はなくなる。また、当初から明るい未来を子供たちに対し、示唆して終わりたいということは考えられていたため、終末論などには引っ張られないようにしており、ポジティブさを保全するために正しい科学の進歩が未来を切り開くものとしてアルケミー・スターズが設定された。また、SF的な展開には科学的な裏付けが必須として、量子物理学を活かすことが参加する脚本家たちに求められた。
音楽は『ウルトラマンパワード』で劇伴音楽を担当した佐橋俊彦が担当している。佐橋は本作品の作風から『キャプテン・スカーレット』を連想し、同作品の音楽を手がけたバリー・グレイの曲調を意識したという。
次作『ウルトラマンコスモス』ではドラマパートがビデオ撮影に移行したため、本作品は全編フィルム撮影で制作された最後のウルトラシリーズとなった。
登場人物.
オペレーション・クルー.
実行部隊.
チーム・ライトニング.
若手のエースパイロットで編制されるファイターチーム。千葉参謀いわく「航空防衛軍のトップガン」で編成されているが、射撃や地上戦を苦手とする。「雷光」がチーム名の由来。
チーム・ファルコン.
チーム・クロウ.
女性パイロットで編制されるファイターチーム。チーム名の由来は「知恵」を司るとされる「カラス」。音楽（ジャンルはロック）好きで、それを生かしたマニュアルにないフォーメーションによる攻撃で敵の意表を衝くこともあった。男性チームへの対抗心が強く、他チームと女性という理由で区別しようとする堤に反発する。登場当初は実戦参加が中々認められないことにややヒステリックな反応を見せていたが、物語の後半では他のファイターチームにひけをとらない活躍を見せた。
チーム・シーガル.
人命救助専門のレスキューチーム。その他二次災害の防止など、現場の支援活動も担当する。チーム名の由来は「カモメ」。
チーム・マーリン.
アルケミー・スターズ.
ウルトラマンガイア.