在2088年的阿拉斯加，一场猛烈的能量风暴席卷了战场，佐基里亚军的驾驶员比森与他的爱机Nergal也被卷入其中，伴随着这陌生的客人的到来，故事开始了……2014年的暑假结束后少年青叶回到了日常的学园生活中，他被分配到自己非常在意的归国子女雏的旁边，雏虽然一直很关注青叶但是对他的态度却也非常冷淡。八丈岛的上空比森与Nergal从能量风暴中出现，了解到自己穿越了时空的比森要将扼杀在这个时代的可恨敌人……

联合军进行新型Valiancer测试的场地遭到了佐基里亚军的袭击，失去搭档迪奥只能驾驶无法发挥全部能力的Bradyon和同伴们与敌人交战，数量上的绝对劣势让战斗处于一边倒的状况，青叶出现在驾驶舱中引起了一阵骚动，战况的劣势让舰长下达了Coupling的指示。Bradyon和Luxon在尚未进行测试的情况下启动了Coupling系统，随着两人意识的链接机体开始变形，根本没有操纵Valiancer经验的青叶在一瞬间共有了王牌驾驶员的战斗技巧，Coupling机的压倒性性能改变了战场的局势，佐基里亚军在两机的威胁下撤退了。战斗结束后青叶所面对的是迪奥的枪口和来到2088年的迷茫，大家都不愿相信青叶所说的事实不过作为预备人员还是决定将他暂时收留在舰上。为了躲避佐基里亚军的攻击，组员们乘坐新型舰Cygnus开始撤退，而青叶并不知道自己一直想见到的雏就在追击部队之中。

以21世纪发现的新能源为诱因，2088年的世界格局发生了巨大的变化，青叶在真由佳的帮助下一边开始消化这些惊人的事实一边尝试适应这个时代，但警报的响起却意味无情的述说着现实的残酷……数量和战术都处于劣势的Cygnus舰队在战斗中越发处于不利中。雏与迪奥战斗得难分难解，青叶在源吾的请求下再次乘上Luxon加入战场，Coupling系统的力量再一次改变了战场的平衡，哪怕拥有超越联合军的新兵器佐基里亚军的Valiancer也逐一被击破，而与敌人交战的青叶并不知道坐在Fortuna中的就是自己想找的雏。战斗中青叶逐渐展现出让人意外的战斗技术，但是看到敌机的驾驶舱中雏的身影青叶强行停止了Coupling令迪奥失去了战斗能力，但青叶得到的只有雏向他射出的子弹，李也为了掩护青叶而受到敌人的直击，双方都为了掩护自己的同伴撤退了……

迪奥狠揍了青叶，青叶对李的受伤内疚不已；雏也因为青叶的举动遭到上司的监禁。停泊的Cygnus让青叶获得下舰许可，在真由佳的帮助下青叶试图寻找自己的家和家人，但是70年后的东京已经物是人非，看着这陌生的故乡，青叶最终来到了诚应高校。至今一直维持着原貌的学校让青叶回想起发生事件的那一天，既无法回到过去也无法找到雏，虽然不愿再战斗但为了守护自己唯一能够返回的住所，青叶下定了要继续操纵Luxon的决心，虽然迪奥极力反对但是大家非常欢迎青叶成为舰上的一员。继续展开作战的Cygnus收到了民间机的求救信号，但是迪奥对青叶的厌恶情绪却令Coupling失败了。战斗中迪奥发现运输机上家族的纹章而失去了冷静，青叶的劝说让迪奥对他打开了心扉，战斗在Coupling系统的力量下以绝对的优势结束了。战斗结束后迪奥脸上露出丰富的表情焦急地前往运输机想要见到自己的妹妹，但是面对父亲冷漠的话语迪奥却愣住了……

迪奥虽然看上去和以往一样但实际上非常失落，看着这样的迪奥青叶试图做些什么的时候却被真由美等人拉去做训练，郁闷地进行体能训练的青叶在自暴自弃下看到来探望迪奥的菲奥娜，两人独处时菲奥娜向青叶说明了迪奥与家人的复杂关系。了解到迪奥在面对妹妹时微妙的感情青叶决定不能放任不管，悄悄骗过守卫来到舰桥看到的是为了欢迎青叶而准备的舰员们，这时他也知道自己被人给耍了，在这热闹的气氛下菲奥娜也变得开朗起来。佐基里亚军向联合军发起了大规模攻击，在千岁基地进行补给的Cygnus也接到命令参加战斗，但这里也受到由阿尔弗里德所率领的部队的袭击。在迪奥出击前菲奥娜向他表达了自己的心意，面对佐基里亚军压倒性的战力，源吾下达了撤退的命令，以青叶和迪奥现在极高的数值艾维拉决定采用一个大胆的计划——Bradyon和Luxon发动的连携攻击“CodeT2 Rize”在敌人阵地中撕开了一个缺口成功逃走了……

Coupling机在战场上出色的表现在军方内部也引起一阵崭新的变革，为了拉拢支持率而决定拍摄以Coupling机为主题的宣传片，不过主角之一的青叶很遗憾落选了取而代之是迪奥的同期训练生弗洛姆，不过迪奥在面对他时的态度却非常冷淡。不甘继续失败的佐基里亚军将新型舰分配给阿尔弗里德，在休息时因为嫌疑而心情低落的雏受到同伴们的鼓励而振作起来。在测试时艾维拉发现迪奥的Emphatier波形产生了变化，而青叶却表现出与其他联结者惊人的适应性，青叶摇身一变成为宣传片的主角。弗拉姆与青叶两人的组合发挥出远胜自己的力量让迪奥很不是滋味，佐基里亚军亲卫队为了派系的利益率先与Cygnus舰交战，战斗经验不足的青叶很快陷入敌人的陷阱中，但由于迪奥的活跃最终得救了。摄影工作结束后，弗洛姆作为预备队员分配到了Cygnus。

被亲卫队追击的Cygnus利用暴风雨和岛屿的环境暂时躲过了Gaeblog的侦查，趁着这段空挡艾维拉向大家解释拥有跨时代性能的系统“Coupling”的部分真相，其中以特定Emphatier波形为主题的艾维拉组虽然成功开发了能够减少对人体伤害的驾驶舱，但却出现了青叶这个变数，而且与青叶进行Coupling会对自身的Emphatier波形造成影响。Cygnus的行踪最终还是被新型舰Vajar的雷达捕捉到，不过自大的多尔杰夫决定只以亲卫队的战力与Cygnus交战。迪奥和青叶最终互相选择了对方成为自己Coupling的搭档，出击的Bradyon和Luxon很快陷入亲卫队的包围网中，在两人反应过来之前将陷阱完成。

因为暴风雨的关系Cygnus和Vajar都无法分出部队寻找丢失的同伴，青叶虽然救出了受困昏迷的雏但是却因为Valiancer出现故障而失去了联系，雏完全把青叶当成敌人看待，而且根据她自身的记忆，她与青叶的人生完全没有交集的可能。着眼前熟悉而陌生的女孩，青叶开始述说自己和雏的故事，却因为塌方被困在洞里，雏为了自救不得不与青叶合作，雏很快因为氧气不足和体力透支开始昏迷，看着倒下的雏青叶奋力将通道挖通，和雏一起从被海水淹没的洞穴中游回岸上。青叶和雏的同伴们没有放弃他们趁着暴风雨变小的时机开始四处需要他们，借助Coupling系统的力量青叶与迪奥恢复了联系，并把通讯器借给了雏。看着朝阳等待同伴的青叶意识到马上就是分离的时刻了，临别前青叶将遗留在Luxon驾驶舱中的发夹送给了雏，看着离开的青叶，雏的内心非常复杂……

Cygnus所属的部队一边修复着受损的Luxon一边向夏威夷进发，在途中他们与Coupling系统的开发主任费米尔博士汇合，在进行系统测试时迪奥感觉到青叶内心的迷茫，两人在争吵中开始互相揭开对方内心的伤疤，演变成互相斗殴的两人最终被关进牢房中反省。费米尔博士向青叶和迪奥说明，Coupling系统其实是通过两人的脑波同步令演算能力提升的系统，但是在战斗中不可避免会产生距离越拉越远的状况导致信息传达延迟的情况，而这时Coupling系统却能将思想送到未来来解决脑波延迟的问题。亏Coupling系统在战场上的优秀表现，联合军已经开始着手进行新型机的开发；而佐基里亚军内部也开始进行Coupling系统机的开发，在军中逐渐失去威信的玛格丽塔决定亲自率领部队追击Coupling机，拜此所赐依然互相敌视的迪奥和青叶从软禁中被释放。佐基里亚军看穿了Coupling系统有着有行动时限的弱点发出了密集的导弹攻击，在战斗越发艰苦的时候青叶和迪奥在吵架中不断提升Bradyon和Luxon的极限最终打破了300秒的Coupling的界限导弹全数被击落后佐基里亚军怀着不甘撤退了。但是费米尔博士却因为在战斗中受到直击，看到令人满意的实验结果后含笑死去……接连的作战失败令玛格丽塔彻底失去了威信，阿尔弗里德趁机向军方提出了自己的作战计划，而这个计划的关键正是雏的父亲里亚赞所率领的特殊小队……

在夏威夷着陆的Cygnus舰队一行人在悼念费米尔博士后，得到短暂的自由行动时间，在真由佳为长长的购物清单烦恼时，迪奥却因为不想提及自己与父亲的关系与两人分开，与迪奥分开的青叶却在路上遇到了菲奥娜，一阵交谈之下青叶最终觉得不能对迪奥放任不管。追寻自己父亲的脚步而成为一名战士的雏在自己回忆过去的时候却发现自己的记忆有部分缺失。阿尔弗里德制定了以步兵夺取Coupling机驾驶舱的大胆计划，而比森和雏也在作战队伍的名单中，但是这机会却让雏感到一阵迷茫。想到青叶的话迪奥不再逃避决定与父亲互相对话，两人开始互相倾诉自己内心的想法，虽然最后两人因为意见的不同不欢而散，但迪奥很庆幸他们父子再次互相沟通，知道这个结果的菲奥娜变得非常开心，青叶却因为想起自己的家人黯自神伤。假想演习获得惊人的成绩，联合军不得不开始正视Coupling机所拥有的力量，而这时以里亚赞为首的潜入部队正在悄悄接近夏威夷基地……

警备松懈的夏威夷基地轻易被里亚赞小队入侵，连Valiancer也紧跟着袭击降落到基地中，随着特殊部队在基地内大肆破坏，里亚赞小队很快控制了格纳库。指挥系统混乱的联合军根本无法左右有效的反击，源吾决定采取独自判断展开行动。行动中里亚赞为了保护分心的雏受到致命的枪伤，临终前里亚赞告诉雏她其实是自己在战场上捡到的孩子，受到真相和失去父亲的心灵冲击让雏变得不知所措，在基地中浑浑噩噩行走的雏最终遇上了青叶，看到失落的雏青叶希望她来到自己身边。看到关系亲密的青叶和雏比森变得非常激动，但在迪奥等人的枪口面前比森不得不撤退。为了阻止敌人得到Coupling系统迪奥和青叶驾驶Bradyon和Luxon的原型机赶赴战场，原本不可能成功的Coupling却成功了，但在系统发动的一瞬间青叶却看到机体掉落的幻象。原型机的驾驶舱给驾驶员的身体带来极大的负担，但发动Coupling的Skyknight和Firebrand依然拥有远胜常规机体的性能，在战斗中迪奥和青叶的联结数值再一次突破了极限，驾驶Coupling机的4人都看到了迪奥和青叶的记忆，无法负荷的原型机强制解除了Coupling，大家只能眼睁睁看着敌人带着原型机离开……

迪奥和青叶的羁绊比大家想象中要深得多，而原型机拥有比实验机更强联结机能让迪奥清晰看到了青叶的记忆，他开始接受青叶是从过来来到未来的人这个事实，虽然不明白身为敌人的雏怎么会把青叶送到未来，但是一切的关节都在雏身上。比森因为雏之前的举动而大受打击，性格变得暴躁的他不惜一切也要得到雏。而佐基里亚军的联结者筛选中只有雏通过了，但哈恩博士只打算让她成为启动自己作品的齿轮而已，不甘的比森为了成为雏的拍档接受了人工联结者的实验饱受痛苦的折磨。比森因为雏之前的举动而大受打击，性格变得暴躁的他不惜一切也要得到雏。而佐基里亚军的联结者筛选中只有雏通过了，但哈恩博士只打算让她成为启动自己作品的齿轮而已，不甘的比森为了成为雏的拍档接受了人工联结者的实验饱受痛苦的折磨。趁着敌军舰队崩溃的机会阿尔弗里德趁机向残存部队发动了剿灭战，已经成功获得实战数据的佐基里亚军Coupling机也出现在战场上，但是驾驶Karura却像失去个人意识的木偶随着指令在战场上战斗……

获得卓越战绩的佐基里亚军方上层开始洋洋得意，甚至打算连续发射Garagun。雏的内心拒绝与比森联结，但哈恩通过意识操纵强制启动了Coupling，联合军的阵型在Coupling机的攻击下迅速崩溃，就在Cygnus要被击坠的前一刻青叶和迪奥驾驶着新型机赶到了。Luxon Next和Bradyo Nnext对Karura和Nergal，4台Coupling机在战场上展开激烈的交锋，战局再一次被平衡的双方陷入了胶着状态。艾维拉很快发现敌人的两机是在利用某种干扰来进行强制联结，雏在青叶的呼唤下恢复了意识但只要有干扰在，雏就无法控制机体。雏因为拒绝反应而异常痛苦，艾维拉反对哈恩无视联结者的意志所作的一切提出了与Karura联结的作战，青叶和雏的意识在Coupling机的帮助下互相联结，两人的机体的Emphatier数值达到了前所未有的高度，连Garagun发出的绝对毁灭能量也被挡下。两股能量在阿拉斯加上空形成强烈的能量乱流产生了特异点，看着那道光芒青叶明白那就是让自己来到这个时代的空间隧道，听着扩音器中比森怨念的声音雏明白了一切重新特异点，想要阻止雏的青叶被迪奥拦下，雏悲伤地向青叶告别消失在特异点的光芒中……

在大家充满敌意和怀疑的眼光中雏接受了调查和审问，在源吾的判断下雏成为Cygnus舰上的一员，虽然雏没有了过去的记忆，但青叶向她约定一定会帮她弄清真相，两人之间的气氛迅速升温，不过迪奥这时却很不厚道地打断两人之间的气氛——他们目的地是宇宙。佐基里亚内部发生了政变产生了新政府，更在上层的强硬态度下进行部队重编，夺取政权的人正是回到70年前慢慢渗透进高层的比森。经过数周的准备联合军以5只Cygnus级战舰发动强袭作战，迎战的正是以阿尔弗里德为首的Valiancer部队。佐基里亚军为了拖延时间而展开消耗战，但是比森瞄准Luxon Next和Bradyo Nnext解除Coupling的时机向友军开火的行为让佐基里亚的军人对上层彻底死心，青叶和迪奥虽然在雏的帮助下侥幸生还，但阿拉斯加基地也在这次攻击中被摧毁。没有退路的众人唯一的活路就是集中现有的战力将Gorgon摧毁，但是这时战场上却传来一阵干扰将Coupling强制解除，一台怪异的机体出现在战场上，驾驶它的正是在70年内满怀怨念生存至今的比森。

比森所操纵的新型机拥有压倒性的性能，更是在哈恩博士的开发下拥有单机发动Coupling的优秀机能，为了突破现有的禁锢艾维拉决定将计划进行到下一阶段，启动独立系统的Luxon Next发出了相同的干扰波，单机启动了Coupling与比森战斗得不相上下。在艾维拉的的设计中青叶、迪奥和雏完成了几乎不可能完成的三重联结，Coupling的光芒照耀了整个战场，不甘再一次失败的比森在痛苦中看到了真相——由青叶和雏相遇开始的最初的Coupling，由Coupling实验而开始的时空之旅……了解到一切真相的比森没有放弃复仇，这时开枪阻止他的人是对新政府持反对态度的阿尔弗里德，而新政府已经在反对者们的努力下倒台，陷入绝望的比森对在场的一切发起了无差别攻击，这个最终也没有舍弃仇恨的男子在青叶等人的攻击下身亡，临终前他按下了Gorgon攻击世界各大Nectoribium矿场的攻击按钮……青叶和迪奥最终没来得及破坏Gorgon，但在青叶的强烈思念下LuxonNext和Bradyo Nnext进行了几乎不可能的时空跳跃，人的思念最终超越了时空。