该片讲述秋季之后的故事，从原作漫画第7集的剧情接续下去。除了小野寺小咲的妹妹小野寺春、小野寺春的好友小风和从美国飞来的宝拉·马可伊之外，其他还有千棘的母亲桐崎华等个性鲜明的新人物也将陆续登场。

某日，神秘的侵略者伊洛斯降临地球四处作恶，搅得全世界都不得安宁，在这个节骨眼上，被称为“星守”的18名少女们挺身而出，为了重建人类的和平而赌上了性命开始战斗。这18名少女是由御神木“神树”钦点而来，身上穿着神树授予的“星衣”，因此获得了特殊的力量。　　天真烂漫个性开朗的星月美纪（洲崎绫 配音）、温柔成熟，稳重体贴的成海遥香（雨宫天 配音）、大大咧咧活泼好动的天野望（东山央奈 配音）、贯彻着偶像人设的煌上花音（本渡枫 配音）、拥有魔鬼身材仿佛大人一般的芹泽莲华（南条爱乃 配音），这些女孩子们将夺回被污染的大地视为唯一的信仰。

在暑假结束後的第一天，一名因为意外而回到过去的大佐基利亚共和国驾驶员，对渡瀬青叶展开了袭击。弓原雏为了保护渡瀬青叶，也乘上了自己的机体，与敌人展开战斗。但最后两人却因为又一次的意外，来到了未来的世界。在转移过程中，弓原雏只留下了“迪奥正在等你”的讯息，就随即消失了……

　　时间缓缓流淌，16岁的东京少女松前绪花（伊藤加奈惠 配音）在外婆（久保田民绘 配音）经营的温泉旅馆喜翠庄度过了一段快乐而难忘的时光。石川县迎来秋高气爽的时节，和仓结名（户松遥 配音）被福屋老板娘拜托来到喜翠屋修行，这个快乐外向的女孩令这里增添不少的生气。结名在打扫时不小心弄乱存放杂物的房间，绪花赶来收拾时，偶然发现了一本豆丁爷爷的日记。令她颇感意外的是，里面记录了母亲皋月（本田贵子 配音）年轻时候的叛逆经历，以及她在十数年前与外婆争吵、和绪花的父亲邂逅的往事。　　本片为P.A.Works公司成立十周年原创纪念作品，是同名动画片的剧场版。