生于大海，守护大海，去往大海——
那就是蓝色人鱼！
憧憬着守护海洋安全的职业“蓝色人鱼”进入横须贺女子海洋学校的岬明乃，被任命为航洋舰“晴风”的舰长，和同班的成员一同参加海洋实习。
本应是驱动舰船前往目的地的安全航海，但等待着她们的却是接连不断的危机。来自教员舰突然的发炮、与失控的其他学生舰的战斗、救难船的救护活动等等，她们历经千辛万苦地跨越了这种种困难，终于平安返回陆地，成员之间也由此结下了牢固的牵绊。
骚动后过了1个月，正在享受考试假期的晴风成员遭遇了新的危机——晴风班将面临解体。晴风成员在大为动摇的同时，再度团结一致，最终阻止了班级的解体，更进一步加深了牵绊。
之后，晴风解体危机之后3个月——
在横须贺举办了包括吴、舞鹤、佐世保在内的全体女子海洋学校学生齐聚一堂、开展文化祭与体育祭的“竞斗游戏会”，明乃等晴风班成员也为了准备欢迎祭而忙成一团。
大和、信浓、纪伊等超大型舰的班级也都前来集会，就在各种各样的演出与竞技正火热的时候，新的“危机”正向她们逼近……！

作为实现愿望的代价，在无人知晓的情况下不断战斗的魔法少女们。然而，环伊吕波，却忘记了自己的愿望。“成为魔法少女的时候，我是许了什么愿望来着？”日常当中突然出现的空洞。失去了的某件重要之物。连理由都不知道，就这样每天不停地战斗。就在此时，魔法少女之间开始流传某个传闻。“若能去神滨的话，魔法少女就能得到拯救”。魔法少女与传闻集中的城市，神滨市。寻求着自己失去的愿望，环伊吕波的故事开始了。

1972年，阿波罗17号登月计划在月球发现连接地球与火星的古代文明遗产“超空间门（ハイパーゲート）”。随后地球向火星派出了以雷列加利亚博士（レイレガリア博士）为首的调查团。在火星上发现古代火星文明的“Aldnoah”科技。伴随着火星殖民进程与科技垄断主张，火星开拓民与地球之间的摩擦越发扩大。

1985年，雷列加利亚博士在火星成立“薇瑟帝国”并称帝。1986年，地球为对抗火星而组建联合政府。1999年，雷列加利亚之子，第二任皇帝基尔泽利亚（ギルゼリア）对地球宣战，却在侵略期间死于因超空间门失控而摧毁月球的灾难“Heaven's fall”。2000年，火星与地球停战。

2014年，已经休战十余年的地球与火星正在进行和平谈判。另一方面，基于地球与火星再战的假设，格斗技与人形战斗兵器先后进入地球的义务教育，居住于日本新芦原市的高中生界冢伊奈帆，就是成长于斯的其中之一。

与此同时，薇瑟帝国公主艾瑟依拉姆·薇瑟·艾莉欧斯亚（アセイラム・ヴァース・アリューシア）以亲善大使的身份访问地球，在其身后目送其离开的则是于地球出生而在火星上长大的少年斯雷因·特洛耶特（スレイン・トロイヤード）。然而，她的游行车队随后在新芦原市遭到薇瑟帝国间谍的导弹攻击，前线的火星骑士将其视为地球的宣战公告，纷纷将停驻于地球卫星轨道的扬陆城降落地球，对世界各国展开攻击，地球与火星间的战火再次爆发。

以即将废部的男子中学软式网球部为舞台，讲述了抱着各自想法的少年们讴歌青春的故事。