時は明治。日露戦争の只中、馬飼新太郎は教師として「天乃原女学院」に赴任することになった。担当する生徒たちは、年齢や育った環境が異った五人の個性豊かな少女たち。校舎が地下にあったりと、変わった環境に戸惑いながらも、教師として頑張ろうと思う新太郎。そんな中、突如校舎内にサイレンが響き渡る…。

状況に戸惑いながらも、授業を始める新太郎。しかし教室にサイレンが鳴り響き、五人の少女たちはまた戦闘へ向かってしまう。呆然としているところへ、突然目の前に三つ子が現れた。助けを求める三人に導かれ、新太郎は神殿へ辿り着く。そこには「九鬼様」と呼ばれる、神秘的に眠る少女の姿があった…。

らいむ隊の隊長に就任した新太郎だが、上手く指揮することが出来なかった。そこで麻とこっそり剣の訓練をすることに。これが思わぬ誤解を生み、麻の親友である絹は新太郎を憎む始末。そして麻もまた新太郎と絹が一緒にいる姿を見て、二人の仲を誤解する。そんな中、再び襲ってきた敵に麻は一人で戦いに挑もうとするが…。

更紗ご自慢の懐中時計が盗まれた!? 更紗と木綿が一緒にお風呂に入っている間に盗まれたらしい。愛犬アンジーを従え、自ら探偵となり犯人探しにやっきになる更紗。らいむ隊のみんなに次々と疑いの目を向ける。そして綸子が何かを隠す姿を見た更紗は、彼女が犯人ではないかと思い込み…。

ロシアとの戦いが激化する中、一人思い悩む木綿。彼女の礼武だけが足軽のまま、成長する気配がない。新太郎はその様子を見て、どうにかして自信を取り戻させたいと考えていた。その折、針路変更を余儀なくされてた戦艦天乃原は、偶然木綿の故郷に降り立つことに。そこで新太郎は、木綿を案内役に課外授業をするのだが…。

終わりの見えないこの戦いに、束の間の休息が訪れた。休日を楽しむ五人の少女たち。海では、お互いの水着姿を比べ合ってケンカになったり、旅館では麻と更紗が料理の取り合いを始めたりと大騒ぎ。そして夜も更けたころ、新太郎が星を見上げて思うこととは…。

戦艦天乃原が外国人漂流者を拾った。それは新太郎が外交官としてロシアに駐在していた頃に婚約していた女性、ソフィアだった。しかし漂流時のショックが原因なのか、彼女は記憶を失い別人のような姿に。新太郎を励ましたい少女たちは、ソフィアのために千羽鶴を折ることにした。一人だけうまく鶴が折れない更紗は…。

以前にも増して霊感が強くなった絹。みんなの色々な秘密を見事に当ててしまう。麻はかばってくれるのだが、更紗たちは絹の“変な力”に迷惑な様子。一方、新太郎は絹ならソフィアの身に起こったことが分かるかもしれないと思い調べて欲しいと頼む。ソフィアの体に触れた絹は、そこに予想もしなかった光景を見てしまい…。

激しい戦いの最中、詰め所に爆弾が命中。燃えあがる炎を前に綸子は、ひどく脅え意識を失ってしまう。その原因は彼女自身の過去にあるようだが、自分からは話そうとはしない。ついには礼武を呼び出すこともできなくなり、らいむ隊から外れたいと新太郎に告げるのだが…。

決戦の日が迫るにつれ、戦場に教え子たちを送り出すことに悩む新太郎。そして原因不明の身体の不調によって、新太郎は心身ともに疲れていた。様子を見かねた木綿たちは、今までの感謝の気持ちから「おにいちゃんの日」を計画する。それぞれ、新太郎におもてなしをしようと張り切るのだが…。

最終目標である旅順を目前にした天乃原。最後の決戦を前に、らいむ隊は新太郎の元で最後の授業を受ける。しかし、その直後新太郎に突如異変が起こる。敵の罠にかかり、少女たちを襲い始めたのだ。狂気に満ちた新太郎に無慈悲にも射殺命令が下される。少女たちはとまどいながら、新太郎を正気に戻そうとするのだが…。

最後の戦いがついに始まった。激戦の最中、新太郎とらいむ隊は天乃原を離れ、旅順要塞へ潜入する。戦いに身を投じる決意をする新太郎だが、突然麻にみぞおちを殴られ気を失う。少女たちは、最初から新太郎を危険にさらしたくなかったのだ。新太郎とまた会えることを信じて、少女たちは敵に立ち向かっていく…。