就读千叶县鸭川女子高中的京乃圆，一大早就以运动服社唯一社员的身分忙着救人以及当其他社团的帮手。而这一天，谜般美少女“兰”出现在她面前，并表明愿意加入运动服社。“你会开机器人吗”随着兰的询问，圆被带至 海上基地“法洛斯”搭上了“沃克斯．奥拉”并与卫星轨道上出现的机体交战，靠着圆的运动服精神，“沃克斯”发挥潜力并击败了对方。

“我赢了”临时上阵的圆得意洋洋地从战斗中归来，但基地内的众人却告知她战斗尚未结束。认为被骗而负气出走的圆，在基地内先是与少女“穆琦娜美”偶遇，随后由于见到兰的烦恼样而心软，决定再次搭乘沃克斯，但却由于司令一句话带来的压力而表现失常。连同机体坠海的圆正值消沉之际，收到表姐透过电话而来的激将法，重拾自信并再次启动机体。

由于表姐一番话而鼓舞振作的圆重回战场，眼前却是来自“德．梅托里奥”三人组的领导者．基流士驾驶的奥维德。在对方优异的操控技术下，节节败退的圆因对方视鸭川于无物的自私心态而愤怒，试图阻止对方却不得其所。见到圆的苦战，对沃克斯心存畏惧的兰最终克服了障碍，驾驶机体升空支援，并在圆的同志呼吁下成功变形，敌方也因此知难而退。

圆的班级来了个新转学生“穆琦娜美”。对此抱持怀疑的兰为了保护圆，暗地监视并调查对方。另一方面，法洛斯的田所司令也前来学校，和圆的家属协商与沃克斯驾驶有关的事项，最后达成协议，允诺保障圆的日常生活。隔天，学校举办的长泳大会发生溺水意外，见识到穆琦娜美的游泳与救援能力，圆邀请她加入运动服社，并腾出房间予其居住。被冷落的兰因此燃起对抗心，跟著转入圆的学校，并加入运动服社，住进圆的家中。

凑足三人的运动服社终于有自己的社办。但在快乐校园生活的背后，兰制造出和穆琦娜美独处的机会，摊牌和她对话。原来穆琦娜美得到了沃克斯的“记忆纹章”成为驾驶者的一员，并宣称“哥哥”即将来到鸭川且带来战灾。对两人谈判毫不知情的圆，在海岸遇到和叔叔一同饮酒，名为“裴拉朱利欧”的男子，因缘际会下将他带至自家店铺，而此人正是穆琦娜美口中的哥哥。

“为穆琦娜美报仇”眼见她的心意遭裴拉朱利欧践踏，圆和兰来到法洛斯，却因基地正防范裴拉朱利欧将于凌晨发动的攻击而被迫待命。随着天亮，两人迎战裴拉朱利欧派出的奥维德，却不敌对方的庞大数量。这时穆琦娜美驾驶了“沃克斯．伊格尼斯”试图与裴拉朱利欧做了断，最后却心软，反过来与圆为敌。在圆与穆琦娜美两人错综的情感与剧烈的争执里，情绪激动的圆，让沃克斯．奥拉开启了第一次轮回。

激战结束，进了病房的穆琦娜美梦到过去的家乡，以及教导自己如何微笑的，从前的裴拉朱利欧。另一方面，无法体会穆琦娜美真意的圆，听了兰诉说起过去的裴拉朱利欧后，对其身为王子的往昔惊讶连连。运动服社这时接到了捞捕鳗鱼的指令，两人来到游泳池畔。看着圆心不在焉的模样，真知子老师一句当头棒喝，令她想起运动服精神，并决定对穆琦娜美道歉。

心意互通的三名驾驶员，飞行训练也表现绝佳。就在训练的途中，基地接到了法洛斯的上层组织．诺门杜斯财团的巡视通知。而前来的财团会长代理人，却是乍看年约十岁的少女“亚斯特莉亚”。听亚斯特莉亚提及有关传说的事，兰趁着离开基地时约圆以及穆琦娜美至海洋馆游玩，对她们揭露了自古流传的“沃克斯传说”。

圆的学校校庆将至，运动服社虽然活跃地协助其他社团，圆却因为机体冻结一事而心不在焉。而在裴拉朱利欧的安排下，于胜浦建立据点的基流士等人，由于被迫待命而无法行动，显得躁动不安。伊佐决定只身与身为驾驶员的圆做个了断，余下两人为了阻止伊佐，也跟着相继出动。

鸭女正举办校庆“吾校祭”，圆等人四处巡视参观运动服社的协助成果，兰和穆琦娜美却在途中被其他社团请去当帮手。不得已的圆，只好和前来参观的亚斯特莉亚一同行动。亚斯特莉亚看出圆的孤独感，认为对“失去”的恐惧，已在她心中成形。

“不是说好了运动服社要3人同在吗”圆在渔船上的咆啸，不知为何传到了兰和穆琦娜美的机舱里。在田所司令的要求下，亚斯特莉亚起初不准奥拉出击，但经过洋子的劝说，最后终于下令解除冻结。有了圆的加入，三名沃克斯驾驶联手扫荡裴拉朱利欧的奥维德部队。

开启的轮回带来巨大能量场，让奇思舰队与奥维德陷入瘫痪。就在拉格朗日花从天而降的巨大异象里，圆来到陌生的海岸，在那儿遇见了谜般的女性。经过她的一番话点醒，再次甦苏醒的奥拉牵着琳梵与伊格尼斯飞向天空，封起了轮回之环。

位在印度洋、马达加斯加的法洛斯，今天依旧试著启动奥拉，却一样毫无成果。看著无奈的圆，亚斯特莉亚决定让她回到鸭川。在正值新年的鸭川，圆收到了堆积如山的贺年卡，其中两封来自宇宙的，正是由兰与穆琦娜美寄来。回归公主之身的兰以及成为近卫军的穆琦娜美虽然提及自身近况，对彼此却毫无着墨。而随着时间经过，如今已是新学期，眼看圆的生日将近，兰、穆琦娜美、以及法洛斯上的人们，似乎替圆准备了什么惊喜。