1943年 欧洲战场局势神秘莫测，卡特兰的异形军横行霸道，不可一世，令世界笼罩在恐怖与死亡的阴影中。关键时刻，一群少女挺身而出，与邪魔军团展开殊死较量。这些少女被称为“魔法少女（Witch）”，自远古时代她们便冲锋陷阵，凭借深藏体内的魔力与各种威胁人类存在的怪兽展开搏斗。在魔法少女组成的机械化航空步兵的阻击下，异形军最终败退，而这群女孩也功成身退，散落世界各地。美丽少女宫藤芳佳（福圆美里 配音）即是其中的一员，战后她返回故乡扶桑皇国，以成为优秀的医师作为奋斗目标。这一天，扶桑皇国海军学校一号生服部静夏（内田彩 配音）前来拜访，邀请芳佳前往欧洲的威尼西亚公国留学。
　　身怀绝技的美丽魔法少女们从四面八方再次云集，欢乐玩笑之际，却不知贼心不死的异形军正悄悄逼近……

　　现代社会之中，校园欺凌事件屡禁不止，成为学校和社会的难题。身材肥胖个性内向的有田春雪（梶裕贵 配音）便是长期欺凌的受害者。性格懦弱的春雪无法反抗欺凌者，唯有躲在网络之后，靠玩躲避球游戏来发泄愤怒。一来二去之间，春雪竟然成为了校园内躲避球游戏得分第一位。
　　有着“黑雪公主”之称的学生会副会长黑雪姬（三泽纱千香 配音）出现在了春日的面前，黑雪姬不仅制止了对于春雪的欺凌，更邀请他进入了名为“Brain Buster”的方程式，在其中，春日化身成为拥有千倍思考速度的超频连线者，被卷入了激烈的战斗之中。黑雪姬召集春日等人的目的只有一个，那就是重组昔日“黑之王”的军团。

　　为了纪念着一去不复返的夏天，喜爱摄影的少年雾岛海人（岛崎信长 配音）决定和朋友们自导自演一部影片。正当影片准备动工之时，陌生女孩贵月一花（户松遥 配音）的身影吸引了海人的视线。海人被一花的外表和性格深深的吸引着，而这位行为举止有些怪异的转学生似乎隐藏着什么不可告人的秘密。
　　长相幼稚身材却姣好的谷川柑菜（石原夏织 配音），成熟稳重的石垣哲朗（荻原秀树 配音），性格胆小容易害羞的北原美樱（阿澄佳奈 配音），个性诡异不可琢磨的山乃柠檬（田村由加莉 配音），无论结局怎样，在这样的盛夏，和朋友们在一起度过的每一天，都将成为海人无法忘却的珍贵记忆。

　　E.U.联盟和布里塔利亚帝国旷日持久的战争在皇历2010年发生转机，帝国派出压倒性的兵力突袭远东日。在很短的时间内，日本这个国家不复存在，从此作为“11区”写入历史。旧日本人民流往世界各地，饱受歧视，心中满是愤懑和不甘。2017年，E.U.联军132部队向圣彼得堡挺进，但遭到帝国军队的围困，面临全军覆没的危险。联军少校蕾拉·玛露卡尔（坂本真绫 配音）将旧日本青年组成非正规军W Zero部队，并提出以这支部队营救132部队的建议。但是在最为凶险的前线，他们不过肩负着牺牲自己来营救友军的悲哀命运。惨烈的对决过后，W Zero部队的中尉日向瑛斗（入野自由 配音）成功完成任务。
　　而战争还远远未曾结束，新的阴谋与危机浮出水面……