剧场版的故事紧接着《幼女战记》电视动画版展开。谭雅和她的部队在打败共和国后回到家乡准备休整。但当他们抵达后，却收到了新的动员令，让他们去联邦边境待命。与此同时，在联邦内部，由联合王国主导的多国籍义勇军也来到了边境。敌人的敌人就是朋友。一位由命运引导的少女玛丽·苏，决定为父报仇，对帝国实施正义的制裁。