在2088年的阿拉斯加，一場猛烈的能量風暴席捲了戰場，佐基裡亞軍的駕駛員比森與他的愛機Nergal也被捲入其中，伴隨著這陌生的客人的到來，故事開始了……2014年的暑假結束後少年青葉回到了日常的學園生活中，他被分配到自己非常在意的歸國子女雛的旁邊，雛雖然一直很關注青葉但是對他的態度卻也非常冷淡。八丈島的上空比森與Nergal從能量風暴中出現，瞭解到自己穿越了時空的比森要將扼殺在這個時代的可恨敵人……巨大的機器人出現在誠應高校引起了恐慌，更讓人不解的是他的目標很明顯正是青葉，為了保護大家青葉獨自一人開始逃跑，逃跑中的青葉被另一台機器人Karura所救駕駛它的人正是雛，瞭解到這一點的比森含恨向Karura發起了攻擊。本身已經殘破的Karura和Nergal在互相的戰鬥中幾乎都失去了行動能力，趁著戰鬥結束後的平靜雛向青葉說明他所不知道的真相——她和比森都是從未來來到現代的人類，而這一切都是從青葉口中得知的！但不甘失敗的比森操縱Nergal試圖與Karura一起同歸於盡。無法擺脫Nergal的禁錮的雛從探測器中發現了八丈島上特異點的存在，這一刻她理解到了命運的必然和獲救的方法，在特異點的光芒中青葉最後看見的是微笑向自己告別的雛“這樣我們就分別了……你要從這裡前往未來……迪奧在等著….青葉”無法擺脫Nergal的禁錮的雛從探測器中發現了八丈島上特異點的存在，這一刻她理解到了命運的必然和獲救的方法，在特異點的光芒中青葉最後看見的是微笑向自己告別的雛“這樣我們就分別了……你要從這裡前往未來……迪奧在等著….青葉”

聯合軍進行新型Valiancer測試的場地遭到了佐基裡亞軍的襲擊，失去搭檔迪奧只能駕駛無法發揮全部能力的Bradyon和同伴們與敵人交戰，數量上的絕對劣勢讓戰鬥處於一邊倒的狀況，青葉出現在駕駛艙中引起了一陣騷動，戰況的劣勢讓艦長下達了Coupling的指示。Bradyon和Luxon在尚未進行測試的情況下啟動了Coupling系統，隨著兩人意識的連結機體開始變形，根本沒有操縱Valiancer經驗的青葉在一瞬間共有了王牌駕駛員的戰鬥技巧，Coupling機的壓倒性性能改變了戰場的局勢，佐基裡亞軍在兩機的威脅下撤退了。戰鬥結束後青葉所面對的是迪奧的槍口和來到2088年的迷茫，大家都不願相信青葉所說的事實不過作為預備人員還是決定將他暫時收留在艦上。為了躲避佐基裡亞軍的攻擊，組員們乘坐新型艦Cygnus開始撤退，而青葉並不知道自己一直想見到的雛就在追擊部隊之中。

以21世紀發現的新能源為誘因，2088年的世界格局發生了巨大的變化，青葉在真由佳的幫助下一邊開始消化這些驚人的事實一邊嘗試適應這個時代，但警報的響起卻意味無情的述說著現實的殘酷……數量和戰術都處於劣勢的Cygnus艦隊在戰鬥中越發處於不利中。雛與迪奧戰鬥得難分難解，青葉在源吾的請求下再次乘上Luxon加入戰場，Coupling系統的力量再一次改變了戰場的平衡，哪怕擁有超越聯合軍的新兵器佐基裡亞軍的Valiancer也逐一被擊破，而與敵人交戰的青葉並不知道坐在Fortuna中的就是自己想找的雛。戰鬥中青葉逐漸展現出讓人意外的戰鬥技術，但是看到敵機的駕駛艙中雛的身影青葉強行停止了Coupling令迪奧失去了戰鬥能力，但青葉得到的只有雛向他射出的子彈，李也為了掩護青葉而受到敵人的直擊，雙方都為了掩護自己的同伴撤退了……

迪奧狠揍了青葉，青葉對李的受傷內疚不已；雛也因為青葉的舉動遭到上司的監禁。停泊的Cygnus讓青葉獲得下艦許可，在真由佳的幫助下青葉試圖尋找自己的家和家人，但是70年後的東京已經物是人非，看著這陌生的故鄉，青葉最終來到了誠應高校。至今一直維持著原貌的學校讓青葉回想起發生事件的那一天，既無法回到過去也無法找到雛，雖然不願再戰鬥但為了守護自己唯一能夠返回的住所，青葉下定了要繼續操縱Luxon的決心，雖然迪奧極力反對但是大家非常歡迎青葉成為艦上的一員。繼續展開作戰的Cygnus收到了民間機的求救信號，但是迪奧對青葉的厭惡情緒卻令Coupling失敗了。戰鬥中迪奧發現運輸機上家族的紋章而失去了冷靜，青葉的勸說讓迪奧對他打開了心扉，戰鬥在Coupling系統的力量下以絕對的優勢結束了。戰鬥結束後迪奧臉上露出豐富的表情焦急地前往運輸機想要見到自己的妹妹，但是面對父親冷漠的話語迪奧卻愣住了……

迪奧雖然看上去和以往一樣但實際上非常失落，看著這樣的迪奧青葉試圖做些什麼的時候卻被真由美等人拉去做訓練，鬱悶地進行體能訓練的青葉在自暴自棄下看到來探望迪奧的菲奧娜，兩人獨處時菲奧娜向青葉說明了迪奧與家人的複雜關係。瞭解到迪奧在面對妹妹時微妙的感情青葉決定不能放任不管，悄悄騙過守衛來到艦橋看到的是為了歡迎青葉而準備的艦員們，這時他也知道自己被人給耍了，在這熱鬧的氣氛下菲奧娜也變得開朗起來。佐基裡亞軍向聯合軍發起了大規模攻擊，在千歲基地進行補給的Cygnus也接到命令參加戰鬥，但這裡也受到由阿爾弗裡德所率領的部隊的襲擊。在迪奧出擊前菲奧娜向他表達了自己的心意，面對佐基裡亞軍壓倒性的戰力，源吾下達了撤退的命令，以青葉和迪奧現在極高的數值艾維拉決定採用一個大膽的計畫——Bradyon和Luxon發動的連攜攻擊“CodeT2 Rize”在敵人陣地中撕開了一個缺口成功逃走了……

Coupling機在戰場上出色的表現在軍方內部也引起一陣嶄新的變革，為了拉攏支持率而決定拍攝以Coupling機為主題的宣傳片，不過主角之一的青葉很遺憾落選了取而代之是迪奧的同期訓練生弗洛姆，不過迪奧在面對他時的態度卻非常冷淡。不甘繼續失敗的佐基裡亞軍將新型艦分配給阿爾弗裡德，在休息時因為嫌疑而心情低落的雛受到同伴們的鼓勵而振作起來。在測試時艾維拉發現迪奧的Emphatier波形產生了變化，而青葉卻表現出與其他聯結者驚人的適應性，青葉搖身一變成為宣傳片的主角。弗拉姆與青葉兩人的組合發揮出遠勝自己的力量讓迪奧很不是滋味，佐基裡亞軍親衛隊為了派系的利益率先與Cygnus艦交戰，戰鬥經驗不足的青葉很快陷入敵人的陷阱中，但由於迪奧的活躍最終得救了。攝影工作結束後，弗洛姆作為預備隊員分配到了Cygnus。

被親衛隊追擊的Cygnus利用暴風雨和島嶼的環境暫時躲過了Gaeblog的偵查，趁著這段空擋艾維拉向大家解釋擁有跨時代性能的系統“Coupling”的部分真相，其中以特定Emphatier波形為主題的艾維拉組雖然成功開發了能夠減少對人體傷害的駕駛艙，但卻出現了青葉這個變數，而且與青葉進行Coupling會對自身的Emphatier波形造成影響。Cygnus的行蹤最終還是被新型艦Vajar的雷達捕捉到，不過自大的多爾傑夫決定只以親衛隊的戰力與Cygnus交戰。迪奧和青葉最終互相選擇了對方成為自己Coupling的搭檔，出擊的Bradyon和Luxon很快陷入親衛隊的包圍網中，在兩人反應過來之前將陷阱完成。為了打破僵局迪奧和青葉發動了“Code T2 Rize”，兩人的組合遠遠超過了數位的計算，多爾傑夫在不甘中含恨而亡。阿爾弗裡德瞄準Coupling機無法長時間的缺點趁機發動奇襲，青葉在與雛的戰鬥中為了保護她在暴風雨中失去了行蹤……

因為暴風雨的關係Cygnus和Vajar都無法分出部隊尋找丟失的同伴，青葉雖然救出了受困昏迷的雛但是卻因為Valiancer出現故障而失去了聯繫，雛完全把青葉當成敵人看待，而且根據她自身的記憶，她與青葉的人生完全沒有交集的可能。著眼前熟悉而陌生的女孩，青葉開始述說自己和雛的故事，卻因為塌方被困在洞裡，雛為了自救不得不與青葉合作，雛很快因為氧氣不足和體力透支開始昏迷，看著倒下的雛青葉奮力將通道挖通，和雛一起從被海水淹沒的洞穴中游回岸上。青葉和雛的同伴們沒有放棄他們趁著暴風雨變小的時機開始四處需要他們，借助Coupling系統的力量青葉與迪奧恢復了聯繫，並把通訊器借給了雛。看著朝陽等待同伴的青葉意識到馬上就是分離的時刻了，臨別前青葉將遺留在Luxon駕駛艙中的髮夾送給了雛，看著離開的青葉，雛的內心非常複雜……

Cygnus所屬的部隊一邊修復著受損的Luxon一邊向夏威夷進發，在途中他們與Coupling系統的開發主任費米爾博士匯合，在進行系統測試時迪奧感覺到青葉內心的迷茫，兩人在爭吵中開始互相揭開對方內心的傷疤，演變成互相鬥毆的兩人最終被關進牢房中反省。費米爾博士向青葉和迪奧說明，Coupling系統其實是通過兩人的腦波同步令演算能力提升的系統，但是在戰鬥中不可避免會產生距離越拉越遠的狀況導致資訊傳達延遲的情況，而這時Coupling系統卻能將思想送到未來來解決腦波延遲的問題。虧Coupling系統在戰場上的優秀表現，聯合軍已經開始著手進行新型機的開發；而佐基裡亞軍內部也開始進行Coupling系統機的開發，在軍中逐漸失去威信的瑪格麗塔決定親自率領部隊追擊Coupling機，拜此所賜依然互相敵視的迪奧和青葉從軟禁中被釋放。佐基裡亞軍看穿了Coupling系統有著有行動時限的弱點發出了密集的導彈攻擊，在戰鬥越發艱苦的時候青葉和迪奧在吵架中不斷提升Bradyon和Luxon的極限最終打破了300秒的Coupling的界限導彈全數被擊落後佐基裡亞軍懷著不甘撤退了。但是費米爾博士卻因為在戰鬥中受到直擊，看到令人滿意的實驗結果後含笑死去……接連的作戰失敗令瑪格麗塔徹底失去了威信，阿爾弗裡德趁機向軍方提出了自己的作戰計畫，而這個計畫的關鍵正是雛的父親裡亞贊所率領的特殊小隊……

在夏威夷著陸的Cygnus艦隊一行人在悼念費米爾博士後，得到短暫的自由行動時間，在真由佳為長長的購物清單煩惱時，迪奧卻因為不想提及自己與父親的關係與兩人分開，與迪奧分開的青葉卻在路上遇到了菲奧娜，一陣交談之下青葉最終覺得不能對迪奧放任不管。追尋自己父親的腳步而成為一名戰士的雛在自己回憶過去的時候卻發現自己的記憶有部分缺失。阿爾弗裡德制定了以步兵奪取Coupling機駕駛艙的大膽計畫，而比森和雛也在作戰隊伍的名單中，但是這機會卻讓雛感到一陣迷茫。想到青葉的話迪奧不再逃避決定與父親互相對話，兩人開始互相傾訴自己內心的想法，雖然最後兩人因為意見的不同不歡而散，但迪奧很慶倖他們父子再次互相溝通，知道這個結果的菲奧娜變得非常開心，青葉卻因為想起自己的家人黯自神傷。假想演習獲得驚人的成績，聯合軍不得不開始正視Coupling機所擁有的力量，而這時以裡亞贊為首的潛入部隊正在悄悄接近夏威夷基地……

警備鬆懈的夏威夷基地輕易被裡亞贊小隊入侵，連Valiancer也緊跟著襲擊降落到基地中，隨著特殊部隊在基地內大肆破壞，裡亞贊小隊很快控制了格納庫。指揮系統混亂的聯合軍根本無法左右有效的反擊，源吾決定採取獨自判斷展開行動。行動中裡亞贊為了保護分心的雛受到致命的槍傷，臨終前裡亞贊告訴雛她其實是自己在戰場上撿到的孩子，受到真相和失去父親的心靈衝擊讓雛變得不知所措，在基地中渾渾噩噩行走的雛最終遇上了青葉，看到失落的雛青葉希望她來到自己身邊。看到關係親密的青葉和雛比森變得非常激動，但在迪奧等人的槍口面前比森不得不撤退。為了阻止敵人得到Coupling系統迪奧和青葉駕駛Bradyon和Luxon的原型機趕赴戰場，原本不可能成功的Coupling卻成功了，但在系統發動的一瞬間青葉卻看到機體掉落的幻象。原型機的駕駛艙給駕駛員的身體帶來極大的負擔，但發動Coupling的Skyknight和Firebrand依然擁有遠勝常規機體的性能，在戰鬥中迪奧和青葉的聯結數值再一次突破了極限，駕駛Coupling機的4人都看到了迪奧和青葉的記憶，無法負荷的原型機強制解除了Coupling，大家只能眼睜睜看著敵人帶著原型機離開……

獲得卓越戰績的佐基裡亞軍方上層開始洋洋得意，甚至打算連續發射Garagun。雛的內心拒絕與比森聯結，但哈恩通過意識操縱強制啟動了Coupling，聯合軍的陣型在Coupling機的攻擊下迅速崩潰，就在Cygnus要被擊墜的前一刻青葉和迪奧駕駛著新型機趕到了。Luxon Next和Bradyo Nnext對Karura和Nergal，4台Coupling機在戰場上展開激烈的交鋒，戰局再一次被平衡的雙方陷入了膠著狀態。艾維拉很快發現敵人的兩機是在利用某種干擾來進行強制聯結，雛在青葉的呼喚下恢復了意識但只要有干擾在，雛就無法控制機體。雛因為拒絕反應而異常痛苦，艾維拉反對哈恩無視聯結者的意志所作的一切提出了與Karura聯結的作戰，青葉和雛的意識在Coupling機的幫助下互相聯結，兩人的機體的Emphatier數值達到了前所未有的高度，連Garagun發出的絕對毀滅能量也被擋下。兩股能量在阿拉斯加上空形成強烈的能量亂流產生了特異點，看著那道光芒青葉明白那就是讓自己來到這個時代的空間隧道，聽著擴音器中比森怨念的聲音雛明白了一切重新特異點，想要阻止雛的青葉被迪奧攔下，雛悲傷地向青葉告別消失在特異點的光芒中……醒來的雛發現自己已經身處過去，但是她知道自己要做的一切……時間流轉雛一次又一次進行著時光旅行，看到了一切青葉發出了痛苦的呼聲，然而這一次迪奧沒有阻止自己而是為了拯救雛與他一起行動，兩人不顧一切沖向了特異點。青葉和迪奧將雛從特異點中拉回，充滿怨恨的比森所駕駛的Nergal也在兩人的攻擊下被摧毀，特異點消失後阿拉斯加基地也在聯合軍的攻擊下淪陷。青葉和迪奧在一邊吵架中一邊講雛帶回Cygnus，但是未來將會怎樣大家都不知道……