时隔七年来访日本浮岛“战略防卫学园阿塔拉克西亚”的主人公飞弾伤无，因为太久没回来而迷了路。之后去看海的同时，遇到了独自一人流泪的少女千鸟渊爱音。因为被看到了羞耻的地方，于是便净是毒舌以对，但在那里响起了“敌袭警报”，而突然脱下衣服的爱音使得伤无感到困惑。

伤无爱抚着爱音的身体，让“接续改装”成功，并使她恢复了混合点数。知道自身的心灵混合装置的秘密后，就那样上位当了特殊战斗部队“天地穹女神”的队长。困惑未解就出动下次的作战的伤无，被身为队员之一的优莉西亚·法兰德尔感兴趣，强行组成了一对。

因为能源用尽，伤无给濒死的优莉西亚的身体进行接续改装，她的混合点数也恢复了。与她的信赖关系也建立起来，并与另一位天地穹女神队员，学园风纪委员的姫川映流有了沟通，但是发现了总司令飞弾怜悧的心灵混合装置的真正秘密后，立马被激怒了。

一大群敌人向阿塔拉克西亚袭来。伤无没有战斗能力却一心只为守护，但不知何故爱音的心也紊乱了。只有近程战斗能力的她感到十分焦躁，一人向敌人突击却陷入困境。因为伤无的活跃帮助了她，伤无倾听爱音自暴自弃的理由并与自己的想法对应起来。相似的遭遇让两人互开心扉，并进行更高难度的“绝顶改装”。

由于爱音的“背徳武装”，伤无他们总算是击退了敌人的袭击。总司令怜悧看清了今后严峻的战争，并开发着某个秘密武器。那是无论何时何地都能进行接续改装的约会模拟器“LOVE ROOM”。为了测试把最新技术的精华集结在一起的这个装置，伤无与优莉西亚一起进入了房间。

伤无他们第一次遭遇异世界的人，因为对手压倒性的强度，无计可施之下撤退，但是姬川映流一人无法认同。在这之后又独自出击的映流与异世界人·雅尔迪亚战斗，也是被压倒，陷入穷途末路的危机之中。被赶过去的伤无等人所救后，伤无担心着不像平时的映流，试图在“Love room”中让她的身心恢复。

在美国的心灵混合装置部队“MASTERS”的救援下，伤无他们击退了某异世界“巴特兰提斯帝国”的战士·雅尔迪亚。就那样“MASTERS”被编入阿塔拉克西亚，队长史嘉蕾·费尔柴德和优莉西亚仿佛因为过去的因缘而关系紧张。两人似乎在相互竞争，同时也让伤无陷入了窘境…

天地穹女神和MASTERS在巴特兰提斯的战士·古拉贝尔的压倒性的强大面前尝到了败北的滋味。因为没有能量而不得已撤退，勉强摆脱危机，若要打到她们，只能进行新的改装“连结改装”。因为优莉西亚和史嘉蕾无法舍弃因缘的关系，厄洛斯只好被选择和两人同时进行接续改装“连结改装”。

因为“连接改装”的成功和自身的觉醒而打败了古拉贝尔的伤无，成功解放了日本的冲绳。为此庆祝的阿塔拉克西亚举办了战胜纪念的学园祭。学园全体在享受这短暂的休息时光中，爱音逐渐想起了自己过去的记忆，并怀着不安和恐惧。注意到了的伤无打算排解她的不安并温柔地围护她。

本土决战“东京夺还作战”终于开始了。与巴特兰提斯帝国的激战在预想之中，作为新的天地穹女神的候补的希薇亚·希尔古卡特，排名上升了。希薇亚也卷进了说不定会死的战争，对此伤无很纠结，而她也有决意安装心灵混合装置“厄洛斯”。

伤无他们开展“东京夺还作战”进入日本。但是，在潜入新宿的伤无的面前，失踪的母亲“飞弾那由多”和让人们活了下来的魔导能量系统装置出现了。伤无从那由多本人的口中听到了残忍的计划后勃然大怒，并陷入了与巴特兰提斯帝国亲卫队·拉古儿丝和魔导兵器军团的苦战之中。

在最终决战中，伤无与爱音进行“绝顶改装”。但是，爱音渐渐地想起了过去恐怖的记忆，导致“绝顶改装”失败。然后在两人的面前出现了巴特兰提斯帝国亲卫队队长·塞尔西欧妮。绝对性的敌人以不可思议的能力轻松地放倒了优莉西亚和映流，没有“背徳武装”来对抗的两人的命运会……。