故事发生在神世纪300年，表面看来，结城友奈（照井春佳 配音）是一个平凡的初中二年级女生，个性开朗热情的她是校园中的活跃分子，深受老师和朋友们的喜爱。可实际上，放课后的她还有着另一重身份——勇者部的部员。 友奈的邻居兼好友，沉默寡言却意外的温柔的东乡美森（三森铃子 配音）、个性大大咧咧果断直率，却意外的擅长做家务的犬吠埼风（内山夕实 配音）、风的妹妹，像小动物一样惹人怜爱的犬吠埼树（黑泽朋世 配音）、看似桀骜不驯难以接近，实际上非常害羞傲娇的三好夏凛（长妻树里 配音），除了友奈，活跃在勇者部的是这些性格迥异的女孩们，她们所要面对的，是名为巴提克的强大敌人。
公元2307年，地球的化石燃料枯竭了。经过将近半个世纪的建设后，建成了全长5万千米、以3条轨道升降机为中心的太阳能发电系统。为了建造出这个能制造半永久能量的巨大建筑物，世界形成了3个巨大的国家联盟：以美国为中心的“世界经济联盟”，通称UNION；以中国、俄罗斯、印度为中心的“人类革新联盟”；新欧洲共同体AEU。由于轨道升降机过于巨大，防卫变成了十分困难的任务。但各国军队依然为了自己的威信与繁荣进行着大规模的zero-sum game（任何一方都得不到好处的竞争）。这样的世界，要为其花上句号的组织出现了——拥有机动战士高达的“天人”私人武装组织。他们为了消除世界的纷争，展开了超越民族、国家、宗教的作战行动。高达驾驶员刹那•F•清英决心改变这个世界。
在封印的都市中被废弃的天象馆，误入其中的男人所见到的机器人少女，那是被繁星所引导的奇迹的物语。 那是世界大战之后雨下个不停的世界。受到细菌武器的影响，而被人们抛弃了的最危险的城市“封印都市”。在某个百货商场的天文馆中，有一个机器人少女。她的名字是“星野梦美”。她是天文馆的解说员，1年之中只有7日运行的损坏的机器人。就这样，少女在这30年间始终相信着会有某个人到访天文馆，一个人在这个没有其他人的世界等待着。然后，在第三十个年头醒来的那天，她的面前出现了一个男人。 “恭喜您！您正正好是250万个客人！” 对突然出现的机器人进行警戒的男人·“废墟猎人”。以自城市回收贵重物资作为生计的他，正为了生存潜入'封印都市"，被在都市中徘徊的战斗机械的袭击，而误入了这个天文馆。 “要来观赏一下天象仪吗。无论何时都不会消失的美丽的无尽的星光……。漫天的星星们正在等着大家呢” 在大战的影响之下，连星星都无法再看见的濒临毁灭的这个世界，他究竟在那里看到了什么。一年之中只有7天能够运行的机器人少女，苏醒的那一天正遇上那偶然的到访。 奇迹就这样发生了……
