The world is over.
The fight is just deginning.
12のコロニー（植民惑星）に分かれて繁栄を謳歌していた人類は、人工知能を備えたロボット「サイロン」を開発する。だがサイロンは反乱を起こし、人類とサイロンとの戦争が勃発。長く激烈な戦いののち双方は休戦を宣言する。サイロンはどこかへ姿を消し、その後誰もサイロンの姿を見ることなく時は流れた。しかし、その間にサイロンはロボット型の兵士「センチュリオン」だけでなく、内部構造まで人類と見分けのつかない人型サイロンを開発、密かに人間社会にスパイとして送り込んでいた。その中の一人「ナンバー6」は天才科学者バルター博士を騙して、人類側の全艦隊に導入されていた航行プログラムにウイルスを仕掛ける。
休戦から40年後、突如として再来したサイロンは人類に対し一方的に総攻撃を開始した。ナンバー6のウイルスにより、各惑星の宇宙空母と艦載機は瞬時に無力化されて全滅。サイロンの核攻撃で12惑星は壊滅的な打撃を受け、一瞬のうちに何十億もの生命が奪われる大虐殺となる。ネットワーク化されていなかった旧型の宇宙空母ギャラクティカだけが人類に残された唯一の戦力となり、ギャラクティカ艦長アダマは艦隊司令官として、若く実戦経験のない兵士たちを率いることに。またこの攻撃で大統領が死亡、中央政府も壊滅したため、ガンをわずらって余命いくばくもない教育庁長官ロズリンが、新政府の大統領に就任することとなる。生き残った人類の数はわずか5万人。非情な現実を前に、アダマ司令官は文民政府に協力する道を選ぶ。船団は、伝説にある13番目のコロニー、“地球”を探すことを目標に掲げ、未踏の宙域に向かう。
旅の途中、サイロンの追跡などさまざまな困難を乗り越えた船団だったが、芯の強さを発揮して数々の難局を乗り越えてきたロズリン大統領が、ついに死の淵に立たされる。その時バルターの発案で地球人ヒロと人型サイロン、シャロンのハーフである胎児の血液を用いてロズリンのガンを治療。仕事に復帰したロズリンは、現実的だが冷徹にも思える行動を始め、命の恩人バルターにも批判的な態度をとる。
もともと、副大統領でありながら周囲の自分に対する評価が低いことに不満を感じていたバルターはこれに憤り、ナンバー6や元テロリスト、ザレックの後押しもあり大統領選に出馬する。現役大統領ロズリン優勢のまま進んでいた大統領選だったが、そんな時、人類が居住可能な惑星が発見された。サイロンに発見される危険性を恐れ、あくまでも地球を目指すことを訴えるロズリンに対し、ニュー・カプリカと名づけられたこの惑星に定住することを主張するバルター。逃避行に疲れ果てていた民衆は、目の前にぶら下がった「希望」に食いつき、一気にバルターが有利となる。臨死状態のときにバルターがサイロンとつながっていることを知ったロズリンは、彼が大統領になることだけはなんとか阻止せねばならないという思いから、ついに一線を越え、票の操作という不正行為に手を染めようとする。しかしそのことに気付いたアダマの進言でロズリンは自らを取り戻し、敗北を認める。民主主義が守られた結果、人類を絶滅の危機に陥れた人物が大統領になるという皮肉な結末となってしまったのだ。バルターの最初の行動は、全人類のニュー・カプリカ移住宣言である。（シーズン2）
一方、サイロン側でも異変が起こっていた。ある個体が死亡しても、その記憶が新しい個体にダウンロードされ再生するのが人型サイロンだが、ギャラクティカのパイロットとして仲間とふれあい、チロル曹長と恋に落ちるもサイロンであることが発覚、射殺されたシャロン（ナンバー8）と、バルターを篭絡し人類滅亡の立役者となり、カプリカで死亡したナンバー6（“カプリカ6”）が、サイロン占領下のカプリカで通常通り再生された。しかし、それぞれ人間との「愛」を知ってしまった二人は、人類殲滅を疑問に思いサイロンの意識革命を起こそうとする。数は無数ながら12タイプしか存在せず、均一が基本となっているサイロンにおいて、人類との戦争の英雄として祭られている二人の発言力は大きく、サイロンは彼女たちの導きにより軌道修正の様相を見せる。
移住から1年、攻撃もなく平和ながらもどこか幸せそうに見えないニュー・カプリカの人々の上空に突如サイロンが姿を現した。その余りの急展開に惑星軌道上の艦船も対処がままならず、アダマ、リー率いる船団は一旦退避を決意。カプリカ6らの影響か、今までのような殲滅戦を仕掛けず、地表に上陸、接触してきたサイロン代表団に対し、バルター大統領は降伏を宣言する。そして…。
サイロンに降伏して134日が過ぎた。バルター大統領率いる政府は傀儡政権と成り果て、ニュー･カプリカは実質、サイロンの占領下に置かれている。戦前と逆転した状況。サイロンから逃げ延び、人類は再び地球への旅を開始する。
ギャラクティカでは、人類をサイロンに売り渡した大罪人バルターの裁判が行われることとなる。バルターの身辺警護に就いていたアダマの息子リーは、これがバルターの死刑ありきで茶番の裁判であることに疑問を感じ、また父アダマへの反抗心もあってか、バルターの弁護側に身をおくことに。そんな中、エースパイロットのカーラが、敵機の幻を見た挙句、機体ごと爆死するという衝撃的な事故が起き、クルーたちは深い悲しみに包まれる。
一方、信じがたい事実が発覚した。タイ副艦長、整備担当チーフのチロル、大統領補佐官トーリー、カーラの夫アンダースの4人が、実は人型サイロン12モデルの判明していなかった5モデル「ファイナル・ファイブ」のうちの４種であることが分かったのだ。今まで本人すら気付いていなかった驚愕の事実に激しく動揺する4人だったが、真実をひた隠し今までどおり人間として生きていくことを決意する。 決定的な証拠に欠けたままバルターの裁判は続き、リーの「サイロンによる総攻撃以来、あらゆる人間があらゆる罪を犯してきたが、その罪をバルター一人に背負わせることで忘れ去ろうとしている」という訴えの後、判決が下り、バルターは無罪となった…。さらに爆死したはずのカーラが無傷の機体と共に現れる。我が目を疑う一同に対し、カーラは「地球へ行ってきた」と告げた！（シーズン3）
数々の新事実と新たなる謎を提示し、まさしく疾風怒涛の展開で幕を閉じたシーズン3。
死んだはずのカーラの言葉通り、人類は安住の地・地球へとたどり着けるのだろうか？そして人型サイロンの残り1モデルの正体は？全ての謎、全ての運命を乗せて、今、ファイナル・シーズンとなるシーズン4が満を持しての日本初放送開始！人類滅亡の危機と人間の尊厳を壮大なスケールで描く全人類必見の超大作シリーズ、ここに堂々完結！！