修次与千濑是住在北海道乡下的高三学生，自从内向的千濑鼓起勇气向修次表白后，两人便开始交往。老是喜欢说“对不起”的千濑是个胆小又迷糊的女孩。而修次每次看到她这种笨拙模样总会不自主地发怒，但事后却又感到后因悔；在互相交换日记后的一次约会里，两人终于第一次对彼此有了真正的认识。某日，不明国籍的敌人突然对札幌展开空袭，满天都是敌机与如雨般落下的炸弹，当修次正打算逃难时，却发现空中忽然出现一个疾速飞行的神秘物体，该物体击落无数敌机后坠落在修次的面前；就在烟雾散去的那一刻，修次简直不敢相信自己眼睛，眼前这个身上长着翅膀及巨大武器的人竟然就是千濑……

札幌遭空袭后已经过一个礼拜，大家也恢复了正常的作息。在倾听千濑诉说了她被改造成终极武器的事情后，修次虽然一直无法接受这项事实，但也只能在一旁默默看着千濑出发执行任务。晚上，看完千濑的交换日记后，修次再也压抑不住心中的激动与悲痛，立刻冲出家门寻找千濑……

　　在逃脱军方的监视后，修次与千濑来到了展望台。两人商量过后，决定要逃到一个没有人认识的地方去，然而当千濑回家备妥行李时，川原等军方人员却出现在她的面前；就这样，修次就一个人在车站等待着千濑，直到天亮……一个熟悉的身影再度映入眼帘……“冬美学姐……”在修次心中那段苦涩的初恋又再次唤醒他的记忆……

　　难得能有一个休假，千濑与修次来到水族馆享受了一段短暂的甜蜜约会，没想到川原却又在此时出现在两人面前，修次为此十分愤怒，但千濑却制止了他并带着悲伤的笑容离去；当晚，修次再次来到了冬美所住的公寓前……“恐怖的象征”，这就是在战场上的千濑，为此而感到痛苦的千濑，在前线认识了良平、中村以及冬美的丈夫阿铁。

　　化为“武器”并将城镇一个个毁灭的千濑，对于自己越来越感到厌恶。某日，当大家在上课时突然发生了大地震，由于千濑还无法完全控制自己的力量，因而在感应到地震时便发动了攻击，毁掉了校舍的一部份。亲眼目睹此景的修次，开始对千濑感到畏惧；修次在将千濑交回军方之后，对于一直很担心的明美与阿淳却无法作任何说明……

　　修次与千濑在展望台上再次相遇。修次下定了决心，把关于自己跟冬美学姐的事告诉千濑，但是千濑却激动地拒绝而不肯听；修次依然执意继续讲着，此时千濑却提出了“恢复成为同学关系”的要求。从此，两人在学校的关系变得十分尴尬，不知道该如何面对彼此。某日，在战场上暂时休息的千濑，突然想起了与修次一起渡过的那段时光，忍不住开始哭泣……

　　千濑又再度击退大举来袭的敌军，平安地渡过了危机。对于自己一直无法去理解身为“武器”的千濑以及这场战争，修次感到生气与愧疚；就在这时候，修次巧遇独自在公园里徘徊的千濑，于是答应要再跟她去一次水族馆……另一方面，进入军队服役的阿淳，至今仍然不清楚其他士兵口中所说的“千濑”这个名词，究竟是什么意思……

　　在战况持续胶着的战场上，千濑又再次遇到了阿铁，并在阿铁秘密的住处得到片刻的休憩。一架敌机坠落在山里，街上聚集了许多准备上山搜捕敌军飞行员的民众，而由佳利自从失去阿竹之后整个人就变了一个样，此刻的她心中满怀着恨，也加入了搜捕的行列。修次试着跟明美谈论关于阿淳上战场的事……而就在这天，镇上发生了一场大地震，原本看似和平的景象也改变了……

　　在结束了与阿铁共渡两天的逃避现实之旅后，千濑又回到部队重新面对现实，但却因为身体疏于维修而不支倒地，医生们在诊疗过后都认为千濑不会再醒过来了。遭大地震肆虐过后的镇上几乎陷入彻底的毁灭，此时明美的妹妹突然出现在修次面前，并哀求修次去见明美一面。至此，修次才知道原来明美已身负重伤，而明美也在临终前第一次向修次告白……

　　千濑为了终结这场毫无意义的战争，因此又出手毁灭了一座城市，而在这一阵巨大爆炸闪光中死命逃窜的士兵群里，竟然也看到阿淳的身影……由于学校就要被军队接收了，于是大家决定要办一个送别会；在这个看似忙碌的一天当中，修次从川原口中得知千濑不可避免的命运，他也毅然决然的结束了与冬美学姐这一段暧昧的关系。在这一切都结束后的清晨，千濑终于出现在修次的面前……于是他们两个决定……“私奔”！

　　放眼尽是寒冷荒凉的冬季大地，千濑与修次来到了一个不知名的港湾城镇，悄悄地开始过起了两人同居的生活。他们两人抛弃了一切，栖身在一栋半毁的公寓里享受着幸福的时光；然而，千濑却也因此无法接受维修，身体开始遭到急速的侵蚀。此时，川原又出现在千濑与修次的面前；面对着川原，修次做出了一项重大的决定……

　　身处这个遭到彻底破坏而化为瓦砾的港湾城镇，修次在公寓里照顾着几乎无法动弹的千濑。当千濑喝下最后一瓶药的那天夜晚，千濑的身体产生了激烈的变化并遭到机械的侵蚀。修次隐约感觉到世界即将迎接毁灭，为了拯救千濑的性命，于是把她交给了军方，并对犯下大错的自己感到无限的自责。此时，一个人留在房间里的修次，恰巧发现了千濑的日记……

　　展望台，那是修次与千濑的约定之地。在不断寻求着彼此温暖的夜晚结束后，修次与千濑开始聊了起来，千濑用着仿佛像是在赞颂过往牺牲者的口吻，诉说着这个星球的历史，并告诉修次这个星球的末日即将到来。这时候，天空出现了成群的敌军战机，千濑在答应修次“会保护这个城镇到最后”之后，便朝天空飞去。地球即将迎接最后一刻，而修次也在地面守护着千濑……

　　战斗机盘旋于博多上空。福冈巨蛋周围已陷入一片火海。此时，在天空中突然出现一道神秘光芒。那个兵器在受到敌人攻击的同时仍毅然战斗着，随着她的活跃，敌机被一一击碎。那是继千濑之后出现的“另一台最终兵器”。另一方面，被迫改造成为兵器的千濑，因为心中想着修次而很痛苦……

　　司令部发现了朝东京北上的敌军舰队。那个时候，和其他部队会合前往东京的阿铁，听了唯一信赖的上司瑞树的寄语。敌人的攻击让阿铁他们的部队逐渐被孤立。千濑赶到那里，瞬间击退了敌人。然而，“我是恶魔，我是死神，我是怪物……”，千濑因想着这些而痛苦着……