1944年、既に欧州本土の大半がネウロイの勢力に落ちてしまっていた。
世界各国は事態の打開を図るために一大反攻作戦を計画。
そのための戦力の一環として連合軍第501統合戦闘航空団「STRIKE WITCHES」を組織し、各国のトップエースや将来有望な若いウィッチを招聘することとなった。
そんな中、扶桑皇国の一女学生であった宮藤芳佳は、その類い希なるウィッチとしての素質を見込まれて「STRIKE WITCHES」の教官・坂本美緒にスカウトされる。
父親の死のトラウマから戦いを嫌い当初は入隊を拒んだ芳佳だったが、戦火の中で人々を守るために自分の果たすべき役割を悟り、父親の遺産とも言えるストライカーユニットと共に戦列に加わることとなった。