億千年の時を越えて復活した機械の体を持つ恐竜・獣電竜に認められた6人の勇者・獣電戦隊キョウリュウジャーは、今日も敵であるデーボス軍とブレイブに戦っていた。見事デーボス軍を撃退し、襲われていた超人気アイドル・Meekoを守りぬいたキョウリュウレッド / 桐生ダイゴはMeekoを見て驚く。ダイゴとMeekoは以前フランスで出会っていたからだ。そんな時、デーボス軍の幹部・太古の戦騎デスリュウジャーが現れる。デスリュウジャーは自らを「D」と名乗る。立ち向かうキョウリュウジャーだったが、デスリュウジャーの圧倒的な強さに敗れ、Meekoを連れ去られてしまった。どうやらMeekoの歌には「D」が狙う伝説の獣電竜を目覚めさせる力があるようだ。ダイゴはMeekoを救うため、仲間と共に「D」の待つ彼の地へ向かうのだった。
ミュージカル要素は監督の坂本浩一からの提案によるもので、坂本は企画時に例として映画『ストリート・オブ・ファイヤー』や『超時空要塞マクロス 愛・おぼえていますか』などを挙げている。企画時には『恐竜戦隊ジュウレンジャー』や『爆竜戦隊アバレンジャー』を登場させる案もあったが、30分では収まらなくなることから次作『獣電戦隊キョウリュウジャーVSゴーバスターズ 恐竜大決戦! さらば永遠の友よ』へ持ち越された。また企画段階では、仮面ライダーシリーズの放送開始時期が変更されることから、戦隊単独での興業も構想されていた。主要なゲスト出演者はいずれも坂本の要望により起用された。デスリュウジャー役の宮野真守やアーシー役の佃井皆美は過去に坂本の監督作品に出演した縁から選ばれている。
本作品では『キョウリュウジャー』のダンスや音楽要素を最大限に発揮するため、スーパー戦隊シリーズとしては初のミュージカル映画に仕立てられた。冒頭のコンサートシーンは東京ドームシティアトラクションズのシアターGロッソで一般公募のエキストラ600人を動員して撮影された。また、福井県勝山市の『福井県立恐竜博物館』が撮影ロケ地として使われた。この他Jリーグから、ベガルタ仙台、鹿島アントラーズ、柏レイソル、FC東京、横浜F・マリノス、湘南ベルマーレ、セレッソ大阪の7クラブとコラボレーションも行っており、エンディングのダンスシーンに各チームの選手が出演している（後述）。これら7クラブは、クラブカラーがキョウリュウジャー各メンバーと概ね一致している（柏はサブカラーが黒であることからキョウリュウブラック担当。FC東京はデスリュウジャーおよび賢神トリン担当）。全国303スクリーンで公開され、2013年8月3日、4日の初日2日間で興収2億5,180万750円　動員21万5,560人になり映画観客動員ランキング（興行通信社調べ）で初登場第5位となった。また、ぴあ初日満足度ランキングでは第2位となっている。テレビシリーズとの明確な時間関係は設定されていないが、テレビシリーズの第29話では本作品の映像や音楽が一部使用されている他、第39話は本作品を踏まえたエピソードが制作されるなど、TVシリーズに組み込まれたつくりになっている。合成を担当する日本映像クリエイティブは、『劇場版 百獣戦隊ガオレンジャー 火の山、吼える』以降の劇場作品で初めて単独で合成を手掛けた。例年はテレビシリーズと併行しているため10から20のカットが外注に出されていたが、本作品では合成カットが少なめであったことから実現した。
津田沼町周辺は軍郷・習志野の一部として1901年（明治34年）に設置された騎兵第1旅団（現日本大学・東邦大学）、騎兵第2旅団（現東邦大学付属東邦中学校・高等学校など）をはじめ、津田沼駅前に鉄道第二連隊（現千葉工業大学）などの軍関係施設が点在していた。戦後、軍施設は民用施設に転換され、住宅地となったり、教育施設、病院、工場として利用された。千葉工業大学津田沼キャンパスには、鉄道第二連隊の表門が残されている。北東部の「習志野原」と呼ばれる旧陸軍演習場の敷地の大部分は、外地からの引揚者などの手による開墾地となった。（「平林巌と習志野原の開拓」を参考）1954年（昭和29年）8月1日 津田沼町が習志野町に名称変更、同日千葉市の一部（旧幕張町北部）を編入合併、同日市制施行により習志野市が成立した。習志野演習場の自衛隊施設に転用された部分を含む旧二宮町は船橋市に編入された（この部分、「習志野市の成立」を参照）。市制が布かれて以降、「津田沼」の地名は旧久々田村の地域を指す地名として残された。総武線は乗客数増加に対応し東京-津田沼間で複々線化し、快速運転を開始するようになった。また、津田沼駅周辺に大型店舗が乱立するようになった。津田沼戦争を参照のこと）。沖合いに広がる遠浅の海岸は、戦後、伝統的な潮干狩りに加えて海苔の養殖で繁栄したが、1960年代に千葉県企業庁がこれを埋め立て、日本住宅公団が袖ヶ浦団地を造成した。また、1970年代の第二次の埋め立てでは秋津、香澄の住宅公団の団地や分譲住宅地の他、芝園・茜浜などに工業地が作られ、東関東自動車道水戸線の建設の際には緑地が作られた。このとき旧大蔵省管轄の土地が池状に埋め立てられずに残された。東京湾と二本の水路でつながった干潟は谷津干潟と呼ばれ、船橋沖に広がる三番瀬と並ぶ野鳥の飛来地として保護され、ラムサール条約登録地となった。東日本大震災の影響により市役所本庁舎の耐震強度が低下したことから、道路を挟んだ北側の場所に本庁舎を移転して建て替えすることになり、2012年10月1日からは別棟の市民課を除き、本庁舎内の各課を市役所周辺の施設に移転させた上、習志野市津田沼五丁目（京成津田沼駅前）の以前ホテルが入っていた建物も仮庁舎として使用した。新しい本庁舎は2017年4月30日に竣工し、5月8日より新庁舎での業務を開始している。