世界征服を企み、国際的に暗躍する「黒十字軍」。彼らの侵攻を食い止めるべく、国連は“イーグル”という国際的平和組織の秘密防衛機構を設立、世界を各10ブロックに分けて黒十字軍に対抗していた。しかしある日、黒十字軍は日本ブロックに焦点を絞って総攻撃を仕掛け、北海道・東北・関東・関西・九州に置かれた各支部がほぼ全滅状態になってしまう。
しかし、各支部に1人ずつ奇跡的に生き残った者がいた。関東支部の海城分隊長の弟で、秘密工作のスペシャリスト・海城剛、東北支部の分隊長・新命明、九州支部の精密技術班員・大岩大太、北海道支部の化学分析班員・ペギー松山、そして関西支部の新米隊員・明日香健二である。イーグル日本ブロックの最高指揮官である江戸川権八は、彼ら5人を新宿の秘密基地に呼び寄せた。
ここに、イーグル日本ブロックが黒十字軍に逆襲するために創設した特別部隊「ゴレンジャー」の戦いが始まった。
概要でも述べたとおり、ゴレンジャーは国連が設立した国際秘密防衛機構“イーグル”の日本ブロック関東支部に属する秘密戦隊である。総司令官である江戸川権八の指揮の下、地球の平和を守るために悪の組織“黒十字軍”と戦う。
手始めに日本ブロックを狙った黒十字軍の襲撃で壊滅した、各地支部の生き残り隊員が集められ、レンジャー訓練を施されて（“ゴレンジャー”の機密名はこれにちなむ）、黒十字軍と戦うための特殊部隊に編成された。彼ら5人が着用するイーグル開発の特殊強化服は、人間の大脳中枢を刺激してその潜在能力を飛躍的に高めるが、着用する際に瞬間的に高圧電流が流れる（当初10万ボルト、第43話以降登場する新スーツでは15万ボルト）ため、彼らのような訓練を受けたメンバーのみが着用できる。
ゴレンジャーの変身プロセスは「転換」と呼ばれる。転換アクションは「ゴー!!」というかけ声と共にジャンプして着地する、もしくはその場で回転するだけで完了し、特にアイテムは使用しない。なお、前述の特殊強化服の着用の際に流れる高圧電流に耐えるため、転換の際には精神集中が必要である（第40話、第55話）。メンバーが装着しているブレスレットは通信用で、彼ら以外の一般のイーグル隊員も着用している。
ゴレンジャーのメンバーは2代目キレンジャーを含め以下の6人。変身後は名前に対応した色のマスクとスーツを着用しており、アイマスクは取り外すと専用武器に変化する。
当初のメンバー5人の本名である海城（かいじょう）、新命（しんめい）、大岩（おおいわ）、ペギー、明日香（あすか）の頭文字を繋げると「カシオペア」となり、これは黒十字総統の弱点への伏線となっている（後述）。
ゴレンジャーの正体は一般には秘密とされるが、第4話の時点で素顔の写真と詳細なプロフィールが黒十字軍の手に渡っている。そのため、怪人が「ゴン」にやって来た際には姿を隠すなどして秘密を守っていた。
ゴレンジャーの英字表記は一部の資料で「GORANGER」と書かれていることもあるが、劇中では「GORENGER」となっている。
アカレンジャー / 海城 剛（かいじょう つよし）
イーグル関東支部分隊長の弟。24歳。4月4日生まれ。秘密工作のスペシャリストで、優れた決断力と統率力を持ったリーダー。義理人情に厚い熱血漢で、時には大人の余裕も見せる。正々堂々とした立ち振る舞いを好み、騙し討ちなどの卑怯な手段を使う者に対しては激しい怒りを見せる。かつてイーグル内のサッカー部でエースストライカーだったため、ゴレンジャーストーム・ゴレンジャーハリケーンではキッカーを務める。1話冒頭でイーグル関東支部が黒十字軍の襲撃を受けた際、黄金仮面に兄を殺されている。
アオレンジャー / 新命 明（しんめい あきら）
1話冒頭で武者仮面の指揮する黒十字軍の襲撃で壊滅した、イーグル東北支部の唯一人の生き残り。サブリーダーだが実は5人の中で最年長の25歳。9月8日生まれ。射撃などの実戦訓練の指揮官を務めていた分隊長だった。また過去レーサーを目指していたこともあるほどメカの操作、各種乗り物（車両は言うに及ばず、船舶・航空機も）の操縦に長けている。人間嫌いな故にメカを愛するクールな二枚目だが意外と子供には優しい一面も持っている。バリブルーン、バリドリーンなどの機長を務める為、非常緊急出動の要請を受けるまで秘密基地に待機してる事が多い。[3]
キレンジャー（初代） / 大岩 大太（おおいわ だいた）
1話冒頭で青銅仮面の指揮する黒十字軍の襲撃で壊滅した、イーグル九州支部の唯一の生き残り。設定年齢23歳。7月15日生まれ。カレー好きの九州男児でムードメーカー。挿入歌の歌詞によれば10人兄弟らしい（何番目かは不明）。精密機械や通信関係のスペシャリストで、相手を撹乱する作戦ではその実力を発揮する。戦闘時は得意な柔道を駆使して相手を投げ飛ばす、また自身の怪力や頭突きを武器とした格闘戦を挑むことが多い。性格的には純朴で女性や子供にも優しい面が強いが故に敵にそこを突かれて策略に嵌り捕獲される事も多い。
カレーに関しては目が無く、たとえ黒十字軍の仮面怪人が用意したカレーであっても我慢できずに食べてしまう（カレーは大岩をおびき出すエサによく使われるが、意外にも一服盛られていたことは少ない）。また、江戸川総司令がスナックゴンのマスターとしてカレー教室を開いた際には、習いに来た人達の作ったカレーを大量に食べていた（大岩の表情や台詞から察するにかなりまずかったようであるが、ほぼ完食していた）。スナックゴンでは必ず大盛りカレーを注文し、多い時は同時に4杯を注文して綺麗に平らげていた。それらは（黒十字軍の起こした事件で急遽出動するなどの止むを得ない?事情があったとはいえ）ほとんどツケで食べており、マスターの江戸川総司令からは第3話という早い時期から代金を払えとボヤかれていた。
55話で急遽（他の4人の知らないうちに）九州支部長官に栄転するが、67話で熊野の殉職を知り再びキレンジャーとして復帰する。
なぞなぞは苦手なようで、太郎や明日香になぞなぞを出されると「何じゃらホイ。」とゴンや他の人に振っていつもゴンに馬鹿にされている。
キレンジャー（2代目） / 熊野 大五郎（くまの だいごろう）
55話から67話に登場。大岩が古巣の九州支部長官に栄転したため、イーグル内で選抜されていたゴレンジャー予備隊員の中から熊野が急遽2代目キレンジャーとなった。カレーが大好物の大岩に対してあんみつなど甘いものを好む。趣味は釣り。相撲が得意な肉弾派で猪突猛進気味の性格。しかしその性格があだとなり67話でミスをし、これが原因の交通事故により太郎が怪我をしたことに責任を感じ、それを挽回するために1人で戦うもカンキリ仮面が放ったカンキリカッターが腹部に命中し戦死。大岩が急遽キレンジャーとして復帰するというスーパー戦隊シリーズ初の殉職戦士となった[4]。
モモレンジャー / ペギー 松山（ペギー まつやま）
1話冒頭でヒスイ仮面の指揮する黒十字軍の襲撃で壊滅した、イーグル北海道支部の唯一の生き残り。父がスイス人、母が日本人のハーフ。設定年齢18歳。12月16日生まれ。武器開発と爆発物処理を得意とする紅一点。お嬢さま。非常に落ち着いた性格で明日香の抑え役に廻る事も度々ある。
挿入歌では、弟の存在が語られている。
ミドレンジャー / 明日香 健二（あすか けんじ）
1話冒頭で毒ガス仮面の指揮する黒十字軍の襲撃で壊滅した、イーグル関西支部の生き残り。設定年齢はメンバー中最年少の17歳[5]でマスコットキャラ的な存在。他の4人は攻撃に巻き込まれ負傷しているが、彼だけは黒十字軍によるイーグル支部襲撃の際、支部施設の屋上にある鳩小屋で鳩の世話をしていたため攻撃から免れており、直接の被害を受けていない。3月8日生まれ。かなり血気盛んな面も持っている。動物や自然をこよなく愛する。しかし格闘能力は高く、持ち味のスピードを駆使して遠近用万能武器ミドメランを使用して戦う。
挿入歌によるとなぞなぞが得意なようで、本編でも時々大岩になぞなぞを出している。
恋人の色 ビーチ オーデコ ダチョウ 夢の恋路 ドゥーム プライマー ばんどう エブロ 黄昏ワル てっぷ フォロ フィラ チジン やはぎ ファイ ルソー フレンド アンラ イーシ フォークタ すずりいし らいち 夢待人 四季彩 日本の島々 真珠 デレヨイ ツーリスト オブソリ トーキ きがん サガ スクアレ スイムタル オーバル タージ ヒュッテ ミニホ ラーキー オービス スカフェ タイム イメージ ロボール 愛の ロンドン スターム ライブラリー マゼラ
ゴレンジャーの協力者
江戸川 権八（えどがわ ごんぱち）
イーグル日本ブロック・関東支部総司令官であり、ゴレンジャーの創設者。普段はスナック「ゴン」（45話以降、フルーツパーラー「ゴン」に改装）のマスターをしている。「ゴン」は何度も黒十字軍からゴレンジャー本部の疑惑がかけられ、その度に仮面怪人に強襲されるが江戸川は「なんだ?お前達は!?」としらを切り通し、遂に最終回まで発覚する事はなかった。
当初、1話の段階ではゴレンジャーの面々にも正体を隠し、声のみで指令を伝えていた。しかし、2話でマスターの姿のまま大岩を「キ」と呼んでしまい、大岩に正体を勘付かれてしまう。結局3話ではマスターの姿のままゴレンジャーに命令することになってしまい、以後はゴレンジャールームにも姿を見せて直接命令を下すようになった。
マスターとしても腕は確かで、得意料理はカレー。料理教室（カレーの作り方）なども開いている。
ゴン
32話から登場。スナック（フルーツパーラー）「ゴン」で飼われている九官鳥。九州弁を話し、人間と会話ができる。大岩をからかっては面白がっている。
007 / 加藤 陽子（かとう ようこ）
イーグル連絡員の中では最も長期に渡って活躍した。主にゴレンジャーのサポート活動が中心で、身代わりでモモレンジャーに扮することもあった。パイロットとしての訓練も受けており、バリドリーンやバリタンクの予備パイロットとして参戦したこともある。太郎という弟がいる。エピローグのナレーション部分でゴレンジャーマシーン（スターマシーン）とバリタンクが一緒に走行している場合があるが、このとき（ゴレンジャーは全員ゴレンジャーマシーン（スターマシーン）に搭乗してるので）バリタンクは彼女が操縦してると思われる。
008 / 林 友子（はやし ともこ）
009 / 中村 春子（なかむら はるこ）
いずれもイーグル連絡員のメンバー。
加藤 太郎（かとう たろう）
イーグル連絡員・加藤陽子の弟。よくスナック（フルーツパーラー）「ゴン」に遊びに来ている。序盤は黒十字軍の罠に巻き込まれることもあったが、中盤以降は毎回大岩になぞなぞを出題。それが仮面怪人を倒すヒントになることもあった。
その他のイーグル連絡員（各支部隊員）
大抵は撮影時に手空きのスーツアクターが演じていることが多い。黒のベレー帽に緑の軍服を着用。ゴレンジャーをサポートする他、科学研究員は新武器の開発も行っている。仮面怪人がイーグル各支部を強襲する際に犠牲になり殉職する者が多い。諜報活動も行っており危険を顧みず黒十字軍内にはゾルダーに扮して潜入することが大半である。しかし殆どが見破られてゾルダーの姿のまま仮面怪人の特殊能力の見せしめとなって殉職する。見破られる理由の一つにガンマン仮面の言動からイーグルで用意したゾルダーの衣装は本物のゾルダーと材質が違うことが考えられる（実際そのときにペギーが着用していた仮面は目の部分だけが透けている構造である）。特殊探知機を体にかざされただけで黒十字軍の正式な構成員でないことを見破られている例もあり改造人間でないことも潜入を困難にしていると考えられる。基地に潜入する際に合言葉に引っ掛かり処刑装置の串刺しに遭う者、情報を摑んで逃げる際に矢に射られる者、極めつけは毒グモの実験台で白骨化する者まで出し、その任務は過酷を極めた。