ミクロイドS アニメ版
第5話に登場したシロアリロボット。口から吐く溶解液で、あらゆる物質を砂のようにボロボロに崩してしまう。また、腹部を輪切りにした円盤状に無数に分割し、回転ノコギリと化して飛ばし敵を攻撃することもできる。美土路邸の地下動力室を拠点としてタンカーや灯台、寺やハイウェイなどを次々と崩壊させた挙句、ヤンマたちの暮らす街の地下でガス管を損傷させて、一帯を火の海にしようとした。これを阻止しようとしたヤンマたちと戦闘となり、頭や腹部の円盤群をミクロイドカットで破壊された後、胴体にミクロイドビームの直撃を受けて爆散した。
タランチュラ
第6話に登場したクモ型ロボット。口中から出す電波受信器を人に取り付けて操り、あたかも舞踏病にかかったかのように死ぬまで躍らせ続ける。標的として学を狙っただけでなく、無関係の被害者を続出させて社会に不安を招いた。尻からは針金状にもなる糸を出し（無数の針にして発射することもできる）、口からは溶解液を吐く。容易に接近を許さず、ヤンマの攻撃をことごとく躱して苦戦を強いらせるが、最後は（マメゾウと学の協力もあって）ミクロイドビームの直撃を受けて撃破される。
クイール
声 - 岡本敏明
第8話に登場したムカデ型ロボット。ギドロンの世界から脱走したミクロイド・オルガを始末するために、人間界に追って来た（しかし、実はそれ自体がオルガをヤンマたちに近づけるための偽装であった）。全身に並んだ球体は触手として伸ばすことで打突武器になるほか、接触したものに電撃を流せる。終始、奇声を発しながら襲ってくるその声が「クイール」と聞こえたことから、ヤンマは（それが名前であろうと解釈して）クイールと名付けた。ムカデの姿をしているものの、最後尾のブロックからロケット噴射して空を飛ぶこともできる。オルガを追って美土路邸にまで襲撃に現れるが、ヤンマと空中戦の末、湯沸かし中のポットを倒して熱湯を浴びてしまい爆散した。
ゼミール
第9話に登場。ギドロンから派遣された刺客であり、セミのサイボーグ（ヤンマ・談）。催眠音波でアゲハやマメゾウを操ってヤンマを襲わせた。元が昆虫であるにもかかわらず知能が高いようで、催眠状態のアゲハやマメゾウを通して、ヤンマと会話もしている。学の乗る遠足バスをアゲハに襲撃させる一方で、潜んでいた洞窟でマメゾウと戦いになり、ミクロイドショックをくらって爆死した。
ドグラー
第10話に登場するトックリバチ型ロボット。尻の針で刺した人間の思考中枢を瞬間的に麻痺させ、幻覚を見せる能力を持つ（美土路博士によれば幻覚剤を射ち込んでいるらしい）。武器として尻から無数の針を発射するほか、隠し羽を展開して光線を放つ。ミクロイドのアズキと組んで行動し、ミキサー車に潜んで移動することでアゲハによる探知から逃れ、行く先々の人々に、死別した親しい人物の幻を見せては事故に遭わせていた。走行するミキサー車の周囲でヤンマと激しい空中戦を繰り広げ、最後は胴体をミクロイドナイフで両断されて斃れる。
リーマ
第13話に登場。リッキーの恋人であった、リーマ（声 - 菊池紘子）の姿を模した殺人ロボット。ギドロンによってリッキーに与えられ、ヤンマたちの暗殺に協力するよう仕向けることを任務とする。ミクロイドである本物のリーマはギドロンに殺されたらしいが、正気を失ってしまったリッキーはその現実を認められず、まったく喋らないリーマを失語症になっていると思い込んでいた。両腕を巨大な鎌に変形させてなんでも寸断することができ、これを超高速で使うことによって、あたかも身動きせずに攻撃を繰り出しているかのように見せる。潜水機能も持っており、海中からの攻撃でヤンマを翻弄するも、ミクロイドビームの直撃を受けて爆散する。
ロゴ
第14話に登場する。廃坑が決まっていた炭鉱を利用して、基地を建設しようとしていたミミズ型ロボット。ミクロイドビームが通じないうえに、体を切り刻まれても再結合や再生をしてしまう強敵。また、分裂して複数になることもできる。炭鉱夫である源爺さん（源次）のダイナマイトによる自爆でようやく倒された。
マグネクラゲ
第17話に登場するクラゲ型ロボット。大群で行動し、近づく金属製の物体を全身から放つ磁力線で攻撃して破壊してしまう。海上の学やノラキュラたちのボートを狙って浮かび上がったところを、ヤンマたちの総攻撃を受け一網打尽にされる。
バブロ
第19話に登場したアワフキムシ型ロボット。全身から出す泡の中に身を隠して、次々と人を襲っていた。その泡には包んだ人間を窒息死させるにとどまらず、メカをも狂わせる力があるらしい。志津子の誕生パーティーに乱入して、応戦した学やマメゾウを窮地に陥れるが、駆け付けたヤンマと激闘の末、ミクロイドビームを連続でくらって撃破された。
ダイン
第21話に登場。口や尻から強力な粘着力のある糸を出し、あらゆる物を接着してしまう。その特徴からクモ型ロボットと思われるが、4本脚に4枚羽を持つなど単純なクモの姿をしていない。糸を使っていたるところで事故や騒動を巻き起こし、退治に現れたヤンマやアゲハをも絶体絶命にまで追い詰めるが、背後をとったマメゾウのミクロイドショックをくらって爆発する。
ビガー
第22話に登場するオケラ型ロボット。口から生物を巨大化・凶暴化させるガスを吐いて騒動を起こした。ノラキュラが生徒に売りつけるために集めていた動物たちを巨大化させ、るり子やヤンマたちを襲わせるが、アゲハに懐いていたカエル（志津子は「ゲコちゃん」と名付けていた）がコントロールから離れたために乗っていた背から振り落とされ、そこへアゲハの鱗粉攻撃を浴びせられ爆発して果てる。
ミラージュ
第23話に登場。一見するとミクロイドのようであるが、まったく喋らず、劇中ではマメゾウが「ロボット・ミラージュ」と説明している。口から吐く粘液を固めて凹レンズを作り出し、別の場所の物や風景を映し出したり、自らの姿を巨大化させて空間に投影したりすることができる。また、体表前面から無数の針を発射する。その容姿からカブトムシをモチーフとしていると見られるが、持っている特殊能力はまったく関係がないものであった。ヤンマと交戦の末、すれ違いざまにミクロイドナイフで縦に真っ二つにされて爆発四散する。
シナール
声 - 森功至
第24話に登場。詳しくは前述のミクロイドの項を参照。
人虫（ひとむし）
漫画版にのみ登場する、ギドロンが使役する兵隊。その名のとおり人に近い姿をしているがミクロイドとは分類がまた違うようで、ヤンマいわく“ミクロイドにはがまんできても、虫には致死量のガス”を使って全滅させられていることから、虫を改造した存在である可能性が高い。その一方「ギドロンの科学者グループによって造られ、“虫を改造したサイボーグ”らとともに仕えている」などと、サイボーグとも区別されているかのような記述もされており、あるいは造られた生命体なのか詳細ははっきりしない。もっぱら集団で活動し、襲われた人間は刺されるとミイラのようになって殺されてしまう。知能はさほど高くないようだが、ヤンマたちにメッセージを伝えるなど会話程度はできる模様。
主題歌・BGMといった全ての作曲・編曲を三沢郷が担当している。また、同じく三沢が担当した前番組である『デビルマン』からも、一部のBGMが流用されている。
キー局とローカル局での放送時間の差は主題歌と予告編で調整されたため、OPにはキー局用のショートバージョンと、ローカル局用のロングバージョンが存在する。また、キー局では第6話からOPが「ヤンマだ アゲハだ マメゾウだ」に変更されたが、その際OPの45秒の尺に収めるためにアップテンポで再録音され、これに伴いTVサイズのみならずシングルレコードの音源も差し替えられた。そのため放送時に発売されたシングルレコードは、初期盤と再プレス盤とでは収録内容が異なる（型番はどちらも同一〈SCS-513〉のため、実際に聴かない限り初期盤と再プレス盤の判別は不可能）。以降は再録音されたものが正規版とされ、オムニバス盤（CDも含む）に収録される場合もアップテンポバージョンが収録されている。これによって初期版の「ヤンマだ アゲハだ マメゾウだ」は長らく幻となっていたが、2003年になって『手塚治虫の世界』にようやく収録された後、手塚治虫生誕80周年記念「手塚治虫作品集」の一環として発売された『ミクロイドS ORIGINAL SOUNDTRACK』にも収録され、CD化を果たした。ただしいずれもモノラル版であり、2023年10月現在、ステレオ版の復刻はされていない。
なお、この『ミクロイドS ORIGINAL SOUNDTRACK』には、タイトルが『ミクロイドS』に変更となる前にすでに録音が済んでいた『ミクロイドZ』版の主題歌・副主題歌が、ステレオ音声のフルサイズでボーナストラックに収録されている。
オープニングテーマ1 - 「ミクロイドS」（キー局のみ第1話 - 第5話）
作詞 - 阿久悠 / 作曲・編曲 - 三沢郷 / 歌 - ヤング・スターズ
第1話では挿入歌としても使用されている。
オープニングテーマ2 - 「ヤンマだ アゲハだ マメゾウだ」（キー局のみ第6話 - 第26話）
作詞 - 阿久悠 / 作曲・編曲 - 三沢郷 / 歌 - ヤング・スターズ
キー局では第6話からOPが「ヤンマだ アゲハだ マメゾウだ」に変更された。上述のとおり、再録音されたアップテンポバージョンである。
エンディングテーマ - 「ヤンマだ アゲハだ マメゾウだ」（ローカル局のみ）
作詞 - 阿久悠 / 作曲・編曲 - 三沢郷 / 歌 - ヤング・スターズ
キー局ではエンディングが無いため使用されていない。
エンディング用としてTVサイズが別に録音されていたが、実際のフィルムにはレコード用のフルサイズが採用されている。
上述のとおり、キー局で第6話からOPが「ヤンマだ アゲハだ マメゾウだ」に変更されたことに伴い、アップテンポで再録音されたものが正規版とされて、シングルレコードの音源までも差し替えられたが、ローカル局のエンディングはアップテンポバージョンに変更されることなく、そのまま最終話まで使用された。
1973年9月1日は「ダブル世界タイトルマッチ」放送のため休止。
LD・DVD-BOXのいずれも、ローカル局用フォーマットで収録されているが、キー局用のオープニング・予告もボーナストラックに収録されている。
2009年4月から7月まで東映チャンネルで再放送されたほか、2013年7月12日(金)深夜0時、NHKBSプレミアム「手塚治虫×石ノ森章太郎　TV作品初回・最終回大集合!」にて、初回と最終回が放送された。