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。
日本东北地区的某座深山里，国中生小町在一间祭拜熊的神社中，担任巫女的重责大任。有一天，小町对监护人，也就是名为那津的熊说：“我想去念都市的高中。”为了能够让不经世事的小町，拥有在都市中生活的基本能力，那津展开了一连串的试炼，要求小町通过考验。
