1930年代，以欧洲为中心突然出现的人类之敌“涅洛伊”。 能够对抗以通常的兵器难以破坏的涅洛伊的， 只有被称作魔女的、拥有特殊魔法力的少女们而已……。 1944年9月，在以第501统合战斗航空团“Strike Witches”为中心的联合军活跃之下，高卢共和国上空的涅洛伊巢穴消灭，欧洲西部的安全得到了确保。 以此为机，联合军开始正式计划对欧洲中央—东部方面的反抗作战。 在欧拉西亚帝国彼得堡构筑了基地的， 第502统合战斗航空团“Brave Witches”也被下达了出击的命令。 背负人类的希望，充满勇气的魔女们，在东欧的寒空中巡航。
这是“闪光”与“黑衣剑士”在被如此称呼之前的故事——某一天，偶然戴上"NERvGear"的结城明日奈，原本是与网络游戏无缘的初中三年级少女。游戏管理员告知。“这虽然是游戏，但可不是闹着玩的。”在游戏中的死亡，与现实中的死亡直接相关。听到这一消息的所有玩家都很混乱，游戏内到处都是凄惨的叫声。其中之一的亚丝娜，在不了解世界的规则的情况下，踏上了看不到顶的钢铁浮游城“艾恩葛朗特”的攻略之路。在和死亡作伴的世界里生存下去的过程中，亚丝娜遇见了命运般的“邂逅”。以及，“离别”——虽然被“眼前的现实”玩弄，但在拼命战斗的她面前出现的，是孤傲的剑士——桐人。
君原姬乃（深川芹亚 配音）是一个个性十分温柔和蔼的平凡高中女孩，然而，和其他女高中生不一样的是，姬乃是拥有一半人类身体和一半马的身体的半人马族。虽然过着和普通人类一样的生活，但实际上，姬乃对自己独特而又庞大的体型十分的在意和苦恼。 大大咧咧开朗活泼的龙人狱乐希（桑原由气 配音）、成熟稳重总在关键时刻扮演军师角色的角人名乐羌子（白石晴香 配音）、天生就拥有着领导的气魄的翼人御魂真奈美（镰仓有那 配音）、理性沉稳的南极蛇人萨斯萨斯索（绫濑悠 配音），这些半兽人们都是姬乃的同班同学，每天，她们都聚在一起，过着充满了快乐的校园生活。
