真历17年，第三银河帝国正式创立。地球上占七成人口实现外星移民，而人类社会也分裂成幼军政府成立的多尔西亚军邦和扩大贸易协定的环大西洋条约组织ARUS。两大势力此消彼长，纷争不断。在此期间，崇尚和平的中立国家迪奥尔独善其身，却不免被卷入战火的命运。在平静的一天，迪奥尔星遭 到多尔西亚突袭。性情温和的少年时缟晴人（逢坂良太 配音）目睹心仪的女孩指南翔子（濑户麻沙美 配音）被炮火埋葬，悲愤之际登上了意外从校舍下方突出地面的神秘机器人Valvrave，并以雷霆万钧之势击败对手。在此之后，晴人被世人奉为偶像和英雄，但他的身体也发生奇怪突变，一度和多尔西亚的一人旅团少年艾尔艾尔弗（木村良平 配音）交换身体。　　战火并未就此停止，多尔西亚的攻势仍在继续，而Valvrave的秘密还未完全揭开……

为了对抗突然出现的人类之敌「涅洛伊」，世界各国组成了联合军。但能够与他们对抗的，仅有具备特殊魔力的少女们而已……。由联合军主导的柏林夺还作战终于启动，再次成军的第501统合战斗航空团「强袭魔女」，在新的501成员「服部静夏」加入后，与涅洛伊的殊死战斗逐渐扩大化！究竟柏林的天空能否得到解放！？

我们的使命，　　是击退企图破坏作品世界的【病毒】！　　我们要为了守护这个世界而努力！　　曾经号称御宅文化圣地的秋叶原如今也成为了商业街，　　动画和漫画的记忆逐渐被忘却，专卖店也逐渐关闭，变得所剩无几。　　支撑着作品世界的，是存在于人们心中的作品的“回忆”。但每当作品世界被病毒所破坏，作品就会从大家的记忆、回忆当中消除。　　我们的战斗，就是为了守护大家与喜爱的作品之间的“重要回忆”！　　在位于秋叶原一角的小小店铺“兔子小屋本铺”工作的12位女孩子的故事。　　为了打倒病毒、让秋叶原恢复成曾经的愉快街道，我们正在不断努力！

由于混血的外貌和金色的头发，个性其实十分善良的少年羽濑川小鹰（木村良平 配音）成为了众人孤立的对象，这让他十分的苦恼。同样的，脸色难看个性孤僻的少女三日月夜空（井上麻里奈 配音）也只能在课后和自己幻想中的朋友有说有笑。这样两个孤独的人相遇了，一个专门为了交朋友而成立的社团“邻人社”应运而生。　　没想到，社团一经成立，居然招来了诸多个性奇怪的美少女——喜欢玩美少女游戏的美少女柏崎星奈（伊藤加奈惠 配音），外表是妹子实则是爷们的楠辛村（山本希望 配音），超级高智商少女志熊理科（福圆美里 配音），中二病重度患者羽濑川小鸠（花泽香菜）等等。这些没有朋友的家伙们聚在一起，居然也在不知不觉中交到了许多的朋友呢。

真壁一骑是个生长在对日本而言十分乡下的龙宫岛上的少年──对他来说，像这样的和平是普通到不能在普通的状况。　　但当由硅所构成的不明生物·异界体（Festum）开始攻击龙宫岛时，他才开始注意到他现在所拥有的和平生活不过只是个被创造出来的假象。　　为了取回自己的和平生活，他和同伴开始一起搭乘人类所创造出来的巨大兵器·法夫那（Fafner）和异界体战斗──　　在激战的彼端，等待着他的是……