2019年6月底，种子岛。中央种子岛高中的机器人社面临废社危机，热爱机器人的社长濑乃宫秋穗，以及对机器人一点兴趣也没有，沉迷对战游戏的八汐海翔是唯二的社员。两人将旧种子岛机场的车库当做机棚，在里面制作巨大机器人“钢制作1号”，但距离完成遥遥无期。秋穗希望能够以机器人社的名义出席半年后于台场举办的机器人万博，以此向学校申请经费。

终于到了ROBO-ONE当天。搭载基尔巴莱操作系统的种子岛机器三号机改一路过关斩将到决赛。最后的对手是在大会中二连霸的神秘面具参赛者“Mr.昴宿星”。但因为连日熬夜，身体状况不佳，海翔在比赛中处于绝对的劣势‧‧‧

秋穗为了进行钢制造1号的计划，向JAXA种子岛宇宙中心要求协助却被拒绝。昴也分析钢制造1号的设计已经过时不能继续下去，然而秋穗还是坚持要完成。不顾努力奔走的秋穗，昴竟询问海翔是否有一起组队参加ROBO-ONE世界大赛的意愿。

海翔在宇宙之丘公园中看到、从口袋电脑一闪而逝的少女幽灵，在学校也有诸多传闻。海翔请对都市传说十分熟悉的淳和带他一起寻找岛上的传闻地点。夜里，海翔再度听到少女的声音，於是潜入已废弃的南种子岛乡土馆。在那里，他见到了透过「居尔夫。」的AR APP才能看到的少女「爱理」。

淳和及芙拉加入了机器人社。昴为了参加ROBO-ONE世界大赛调整M45、秋穂则是为了钢制作一号筹措资金，海翔调查君岛报告，大家各自过著忙碌的日子。某日，被家里禁止玩机器人的昴，在为M45进行基尔巴莱系统运用测试时被父亲宏武发现了。

昴开始不再来学校，秋穗正为此焦急时，海翔为了履行与芙拉的交换条件而来到她的房间，得知她的母亲就是钢巴雷尔的动画导演、以及最终回的相关事件。隔天，依然向学校请假的昴来到了维修棚，表示要协助建造机器人。此时，一名神秘女性出现‧‧‧？

神秘女性其实是JAXA职员天王寺綯。綯说JAXA计画愿意协助制造机器人的计画，但希望能够做出其他机器人参展万博，没想到秋穗竟回覆了令人意想不到的内容。另外，海翔从爱理那边听说君岛报告总共有7份，为了要拿到NO.2，他在台风来袭时爬上乡土馆铁塔上的雷达穹顶。

为了庆祝钢制作一号即将完工，机器人社来到斗阵冲祭典。海翔去邀芙拉参加，却被抓去扫外挂玩家。秋穗也寄信向美纱希报告钢制作一号即将完成。到了正式启动的日子，在聚集而来的众多观众的面前，终於要开始测试钢制作一号了‧‧‧

在宇宙之丘公园玩游戏时，海翔的身边落下了磁单极。机器人社再次受到JAXA的邀约，执著於钢制作1号的秋穗与希望制造新机器人的昴再次对立，连想找博士商量钢制作2号也吃了闭门羹。秋穗虽然失望，却也因此回到原点，找回想制作机器人的初衷。

海翔和芙拉一起持续调查君岛报告。一面持续达成彷佛整人般的指标旗条件，一面扫除外挂玩家。但扫外挂的过程中系统却感染了病毒。在此同时，东京爆发了动力服失控的事故。秋穗通知海翔传说中的钢巴雷尔最後一集有画面流出，最後一集的内容十分惊人‧‧‧

海翔想找出美纱希和君岛皓之间的关联，持续寻找君岛报告。此时他们得知博士病倒了。淳和前往探病，却被拒绝。博士决定关掉机器人诊所，淳和也要退出机器人社。秋穗决定要将机器人诊所中尘封的旧机器人全部修复，让博士打起精神。

在博士及JAXA的协助下，钢制作2号的进度十分顺利。芙拉在调查流出的钢巴雷尔最後一集的影像时，从截取出的影像中找到母亲留下的讯息。君岛报告的真实性愈来愈高，海翔急著想要完成所有的隐藏条件，这时传来关东地区受到太阳风报袭击的新闻画面‧‧‧。

因为太阳风暴的影响，东京陷入大停电。在混乱中，管理系统被入侵的机器人们失去控制开始暴走。芙拉也因为推波被入侵所留下的假留言，被警方怀疑是机器人事件的主谋。海翔发现要阻止这件事，只能使用基尔巴莱战胜对手‧‧‧。

太阳风暴袭卷以来，「居尔夫。」频频出现问题，官方决定在12月24日进行大规模维护。爱理很有可能会被当成BUG删除。一旦爱理消失後，也不可能继续找君岛报告了。但爱理本身好像还不知道这件事‧‧‧此时海翔在爱理的带领下，来到了一个地方。

钢制作2号终於完成来到了测试阶段。但种子岛JAXA却决定睽违五年要再次发射火箭，原本借给机器人社的场地必须回收。机器人社於是将钢制作2号移至机棚进行测试‧‧‧另外，海翔独自寻找最後的君岛报告，在门仓岬发现了报告No.7。此时瑞榎突然出现在他眼前‧‧‧

因为昴的事故，太空糖公司和JAXA都中止了对机器人社的支援，学校也决定废社，并将钢制作2号解体。在秋穗烦恼的同时，海翔也对於是否要下载最後一份君岛报告感到犹豫。来到瑞榎出事的海岸，突然出现一个人，询问他有关君岛皓的事‧‧‧‧‧‧。钢制作2号解体的日子，回到只有两人的机器人社，秋穗对海翔做出了宣言。

带著钢制作2号一同来到东京万博的秋穗和海翔得知美纱希也会来到会场，秋穗想到能够让许久不见的姊姊看到完成的钢制作2号就十分兴奋，海翔却对此感到不安。万博终於开始了，然而以钢巴雷尔为原型的钢制作2号却被批评，受到众人唾弃。

美纱希操控SUMERAGI开始破坏万博会场。秋穗为了阻止姊姊启动了钢制作2号。此时居尔夫。上正播放著因大规模的太阳风暴到达东京导致万博会场沉入水中、并且全世界都引发停电的影像。海翔从泽田口中听到银莲花号事件的真相、以及君岛皓真正的目的，也得知出现在万博会场的美纱希只是AR虚拟的影像。

为了想要向美纱希确认真相，秋穗和海翔前往调布机场准备回种子岛。然而在机场等著他们的是被君岛皓控制的爱理。君岛皓入侵美纱希的意识操控她的行动。得知这点的秋穗，向君岛皓确认姊姊是否还喜欢机器人。充彦将此景传送到网路直播，在种子岛上，已经解散的机器人社社员们再次集合。

机器人社员和藤田、种子岛居民们在机棚着手进行钢制作1号的改造工程。同时，海翔则是为了研究泽田交付的肉眼可见AR的电磁波照射装置，前往与君岛皓关系匪浅的旧乡土馆。海翔按下装置按钮后引发了慢速。而遵从君岛皓的命令的GEZI姐也出现在他们面前‧‧‧

决战时刻终于来临。海翔操控的超级钢制作1号来到美纱希等人占领的JAXA火箭发射场。带着众人的思绪与期盼，尤其是秋穗对姊姊的思念，美纱希能不能够感受到呢‧‧‧‧‧‧