5年間のブランクを経た2000年、デザインや設定に手を加えて『平成ウルトラセブン』の後続企画としてオリジナルビデオ作品（全12話）が制作された。当時は『平成セブン』や『ウルトラマンガイア』が終了した空白期にあたり、スタッフは『平成セブン』から引き継いでいるが、作品内容は児童層をターゲットとしている。ストーリーは初代『ウルトラマン』を意識し、バラエティに富んだ内容が目指された。プロットの一般公募も行われ、脚本家・ドキュメンタリー演出家の星貴則によるものが第10話として採用された。オリジナルビデオ作品はM78星雲光の国出身の宇宙警備隊隊員であるウルトラマンを主役とした作品である一方、第1話は人類と怪獣や宇宙人とのファーストコンタクトとして描かれている。また、主人公がすでにウルトラマンと融合した状態で登場している。2002年7月6日と翌週7月13日には、諸事情により、当時休止中であった『ウルトラマンコスモス』の代替番組としてTBS系で全国放送された。翌々週7月20日からは『コスモス』の放送再開に伴い、MBS以外のほとんどの局は放送が打ち切られているが、一部の局では別の時間帯で残りの話数が放送された。テレビ放送に際し、放送時間の関係でオープニングのナレーションパートやエンディングテーマがカットされたほか、次回予告にはサブタイトルテロップが付加された。2012年2月26日から同年5月13日までTOKYO MXの『円谷劇場』にて全話放送された。
本作品は過去のウルトラシリーズと違った方法で1995年にデビューした。テレビや映画での作品ではなく「イベントや出版物上でしか見られないウルトラマン」と称し、同年3月に発表された。当時は『ウルトラマン80』（1980年 - 1981年）以後、ウルトラシリーズの新作テレビシリーズが制作されておらず、海外制作のオリジナルビデオ『ウルトラマンG』『ウルトラマンパワード』の好評を受け、日本国内での新作テレビシリーズを望む声が高まっていた。そのため、本企画は「最初はイベントや雑誌への出演で徐々に人気を盛り上げ、行く行くは『ウルトラマン80』以来のテレビシリーズを実現させる」ことを目的としたものだった。イベント主導であったことから、キャラクターデザインは円谷プロ事業部に当時所属していた丸山浩が担当した。1995年中頃にはパイロットフィルムが制作された。そして、ウルトラシリーズ30周年となる1996年の放送開始を目指してテレビシリーズの企画が進められた。しかし、TBSでは制作費のかかる特撮番組の枠の確保は困難となり、『ネオス』は制作中止になった。また、プロデューサーの笈田雅人は、1995年にTBSで放送された『G』『パワード』が制作決定の判断材料となるテスト放送であったが、視聴率が振るわなかったことも原因であったことを証言している。頓挫したテレビシリーズの企画は、広告代理店の読売広告社からの提案を受けて準キー局である毎日放送に向けてセールスされることとなり、『ウルトラマンティガ』として実現するに至った。本作品の企画に際し、撮影スタジオとなる東宝ビルトのNo.ステージが円谷プロの出資を受けて改修されており、『ティガ』の特撮専用ステージとして活用された。同じく30周年企画として、テレビシリーズの企画とは別に制作された映画『ウルトラマンゼアス』は、本作品が原点回帰を意図していたため、差別化として赤を主体とした配色やコメディタッチの内容などが取り入れられた。
本作品はウルトラシリーズの原点回帰を目指し、雑誌などで用いられていた「勇士司令部」「宇宙保安庁」などの設定を引き継いでいる。一方で作品名となっているウルトラマンネオスのほかにウルトラセブン21（ウルトラセブンツーワン）が主要キャラクターとして登場するのも特徴である。物語展開のフォーマットや、ネオスの臨戦態勢や光線の発射ポーズなど、初代『ウルトラマン』が踏襲されている。プロットの段階では、地球人もダークマターの影響によって進化･誕生した生物であるという設定が検討されていたが、没となった。
『ウルトラマンネオス』は、円谷プロダクション制作のウルトラシリーズの作品。また、その劇中に登場するキャラクターの名前。1995年にパイロット版の制作と雑誌・イベント展開が行われたがテレビシリーズの実現には至らず、その後、内容を一新して2000年11月22日から2001年5月5日にオリジナルビデオ作品として発売された。
シータス社のキャリー・マリスが車でガールフレンドと夜道をドライブ中に、当時すでに知られていたオリゴヌクレオチドとDNAポリメラーゼを用いたDNA合成反応を繰り返すことにより核酸の一定領域を増幅することを思いつく。マリスはこの方法を "polymerase-catalyzed chain reaction" （ポリメラーゼ触媒連鎖反応）と名付け、ネイチャー、サイエンスなどの著名な科学雑誌に論文として投稿したが、掲載されなかった。1987年にようやく、その論文は Methods in Enzymology 誌に"Specific synthesis of DNA in vitro via a polymerase-catalyzed chain reaction."として掲載された。一方、PCR法自体はシータス社の同僚の手により鎌状赤血球症という遺伝性疾患の迅速な診断手段に応用された。サイエンス誌に "Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia" として報告され、オリジナル論文より前に世界の科学者の注目を集めることとなった。PCRは、当初、大腸菌のDNAポリメラーゼIをズブチリシン処理し5'-3'エキソヌクレアーゼ活性を除去したクレノー断片を用いて反応を起こすものが大半であった。この酵素を用いた場合は、二本鎖DNA変性のための温度上昇の際に、DNAポリメラーゼが失活し、サーマルサイクルごとに手作業でこの酵素を加えなければならなかった。シータス社の研究グループは、この欠点を解決するために好熱性の細菌から得た耐熱性DNAポリメラーゼを用いたPCRを開発し、サイエンス誌に発表した。これにより、PCR反応の簡便化、自動化への道が開かれ、幅広く応用可能な手法として発展することになった。このように、PCR法の応用、発展にはシータス社グループ（当初はマリスも含む）のはたした役割が大きいのであるが、最初にこの方法を着想し、方向性を示したという業績により、1993年にキャリー・マリスがノーベル化学賞を受賞している。シータス社の保持していたPCR法の特許 は1992年にエフ・ホフマン・ラ・ロシュ社に権利が買われたが、現在その特許権は失効している。類似の手法として、PCRとは異なる原理に基づいて核酸を増幅するLAMP法が知られている。