1889年，世界正处于工业革命蓬勃发展的时代，国与国之间交往密切，距离一下子被拉近。然而贪婪仍是主流，欧洲列强在亚非地区展开掠夺，战争的阴影始终笼罩在世界的上空。当年在法国巴黎举行的万国博览会上，酷爱发明的14少年让（日高のり子 音）结识了来自马戏团的女孩娜蒂娅（鷹森淑乃 音）。黑色的头发、褐色的皮肤以及周身散发的神秘气质另让倍感好奇，而他很快便和娜蒂娅卷入一场纷争之中。钟爱宝石的格兰蒂斯及其两个手下汤姆和汉森对娜蒂娅胸前佩戴的蓝宝石展开围追堵截，他们此时还不知道，这块宝石隐藏着惊人的秘密。在接下来的日子里，让和娜蒂娅围绕这颗宝石展开了一连串的大冒险…… 本片根据科幻小说《海底两万里》和《神秘之岛》改编。
半空之中，漂浮着闪烁着多彩光芒的“知识之箱”，那里面藏着数不尽的世界、时间和人类。杜娅尔（种田梨沙 配音）与多萝茜（佐仓绫音 配音）穿梭于“知识之箱”之中，与侵蚀各个世界的病毒作战。凡是被病毒污染的世界，必须尽快予以消除。某天，两人感觉到新病毒的出现，她们赶了过去，结果发现遭到病毒袭击的少女莉莫（花守由美里 配音）。少女失去了记忆，只知晓性命，她说出的第一句话关系着所有人的命运……
能够给全世界与涅洛伊战斗的人们以及背井离乡的人们带来片刻安宁与治愈的独特航空团——那就是她们“联盟空军航空魔法音乐队光辉魔女”。 与在战斗中守护大家的统合战斗航空团魔女们完全相反的航空团，身为“不战斗的魔女”的她们，通过“歌与音乐”来守护大家的笑容！
