宮藤芳佳は治癒魔法が使える14歳の魔法少女。ある日、第501統合戦闘航空団、通称ストライクウィッチーズに所属する坂本美緒少佐から勧誘を受ける。戦争が嫌な芳佳はその誘いを断るが、そこに一通の手紙が届く。

ブリタニアへ旅する芳佳たちの前に、異世界からの侵略物体ネウロイの魔の手が迫る。坂本少佐は応援到着までの時間を稼ぐため単身迎撃に出るが、敵の猛攻撃に遭い絶体絶命。艦内で震える芳佳が顔をあげるとそこには!?

ストライクウィッチーズに入隊することになった芳佳は、同じく新人ウィッチで15歳のリネット・ビショップに案内されることになる。判らないことだらけで不安いっぱいの芳佳に、なぜかリネットはよそよそしく…

新しい生活にようやく慣れてきた芳佳だが、上官のバルクホルンからは未熟な面を責められ手厳しく冷たい態度を取られる。認めてもらい一心で訓練に打ち込む芳佳の前に何の前触れもなくネウロイが現れた!!

スピード狂のシャーリーは今日も音速越えを目指して奮闘中。部隊全員で水上訓練に出かける直前に、おせっかいなルッキーニがストライカーユニットのチューニングをいじったことから思わぬ事態に!?

ロンドン特務の帰路にネウロイの襲撃を受けた芳佳たちは、夜間偵察中のサーニャに助けられる。目撃者の芳佳は夜間任務を命じられ、サーニャと一緒の部屋で寝泊りすることになるが、そこに嫉妬したエイラが乱入!?

芳佳を扶桑皇国から運んでくれた赤城がウィッチーズ基地に寄港した。乗組員から感謝の手紙を渡された芳佳だったが、それを見たミーナはその手紙を取り上げてしまう。不思議に思った芳佳は親友のリーネに相談するが…

最近めきめきと腕をあげてきた芳佳は、部隊内での模擬戦で見事な左捻り込みを決めて勝利。それを見たペリーヌは、坂本が得意技を芳佳にだけ秘密特訓したはずと思い込み、嫉妬して芳佳に果たし状を叩きつけるが!?

ネウロイと遭遇した際の独自先行による命令違反で、ミーナから自室禁錮処分を言い渡された芳佳。だが、どうしても確かめたいことあるため部屋を抜け出すと、そこには心配して様子を見に来た親友のリーネがいた…

第一特殊強襲部隊、通称ウォーロックが、対ネウロイの新部隊としてブリタニアに配置されることになった。以前から軍上層部の動きについて不審感を抱いていたミーナたちは独自の捜査を開始する。

ブリタニアを守るため、たった一人で戦いにでる芳佳。敵の圧倒的な戦力の前に絶対絶命の窮地に追い込まれた時、第501統合戦闘航空団、ストライクウィッチーズの仲間たちが駆けつける!