15 años después de Heaven's Fall, la princesa de Vers, Asseylum Vers Allusia, viaja a la Tierra en una misión diplomática a pesar del desánimo de su compañera cercana, Slaine Troyard. De vuelta en la Tierra, Inaho Kaizuki vive en la ciudad de Shinawara, Japón (una versión ficticia de la ciudad real de Awara ) con su hermana mayor Yuki. Yuki es suboficial y piloto de Kataphrakt en servicio para las Fuerzas Unidas de la Tierra (UFE), mientras que Inaho asiste a la escuela secundaria Shinawara y se entrena para ser piloto de Kataphrakt. Cuando Inaho y sus amigos van a ver la caravana de Asseylum , los terroristas atacan la caravana de la delegación marciana con un misil guiado .

La invasión de Vers comienza con Landing Castles chocando contra Nueva Orleans , Maputo , Beijing , Tokio y otras ciudades importantes. Los Kataphrakts marcianos emergen y destruyen a los defensores terrestres, cuyas armas convencionales son ineficaces contra los Kataphrakts Vers, que están armados con tecnología Aldnoah. En Shinawara, mientras se prepara para evacuar, Inaho encuentra a dos niñas y les informa de la necesidad de evacuar.

Inaho y sus amigos se encuentran encerrados en su escuela secundaria con órdenes de distraer a Trillram mientras Marito elabora un plan para evacuar a sus estudiantes y a los civiles. Insatisfecho con ser solo una distracción, Inaho ideó un plan para luchar contra Trillram y su máquina aparentemente impermeable. La chica desconocida y Rayet, ambos sintiendo cierta responsabilidad personal por la situación, se ofrecen como voluntarios para conducir el señuelo.camión, y el equipo comienza su operación.

Los marcianos bombardean Shinawara cuando Slaine abandona el área. Inaho y sus amigos se encuentran con las fuerzas de UFE lideradas por el Capitán Magbaredge mientras se preparan para evacuar el área por mar a través del portaaviones de Magbaredge, el UFES Wadatsumi . Asseylum decide revelar su verdadera identidad en privado a Inaho y le pide que la ayude a contactar a su abuelo, el actual Emperador de Vers, con la esperanza de detener la guerra emergente.

El Emperador de Marte pide un alto el fuego mientras considera la verdad detrás de los eventos en la Tierra. Inaho y sus compañeros se toman un momento para descansar a bordo del Wadatsumi.mientras que Asseylum reflexiona sobre si debería revelar su identidad a todo el mundo. Rayet no está de acuerdo y le dice a Asseylum que hacerlo solo les mostrará un gran objetivo en la espalda para los Caballeros Marcianos. Vlad regresa en su Kataphrakt reparado, ahora equipado con otra espada de plasma, buscando una revancha contra "el Kataphrakt naranja", que se refiere a la unidad Kataphrakt de entrenador que Inaho había pilotado anteriormente en combate contra Vlad.

Slaine es declarado persona non grata por Lord Cruhteo cuando el Emperador declara oficialmente la guerra contra la Tierra. Todos los hombres y mujeres sanos del Wadatsumi son inmediatamente reclutados para el servicio de la UFE, y Calm está molesto porque lo eligieron como mecánico . Mientras el barco se dirige hacia TanegashimaIsla para reabastecimiento, el teniente Marito analiza el Informe Tanegashima, que relata una batalla entre las fuerzas terrestres y un Kataphrakt marciano en Tanegashima poco antes de que ocurriera la Caída del Cielo, con un trozo de la Luna golpeando la isla. Aparentemente, los jefes de UFE decidieron suprimir el informe en lugar de admitir la ventaja tecnológica superior de Marte en comparación con la Tierra.

Con Slaine llegando a la escena, Inaho supone que está aquí para ayudarlos, al menos por el momento. Con Slaine e Inaho cooperando, los brazos voladores de Hellas se mantienen fuera de curso y lejos del Wadatsumi . Durante el ataque, uno de los brazos voladores golpea un acantilado en Tanegashima, revelando un muelle oculto en su interior. Sabiendo que la nave no durará mucho a la intemperie, Magbaredge ordena al Wadatsumipara refugiarse en el muelle, y destruye la entrada detrás de ellos.

Volviendo a los eventos del episodio anterior, la tripulación de Wadatsumi encuentra un acorazado volador, llamado Deucalion , escondido debajo de Tanegashima, construido con el Aldnoah Drive extraído del Kataphrakt del mismo nombre. Asseylum revela su identidad a la tripulación y usa su sangre real para activar el Aldnoah Drive de Deucalion, ya que los Aldnoah Drives solo pueden ser activados por personas relacionadas con el Emperador de Marte. Con la identidad de Asseylum conocida públicamente, Magbaredge acepta proteger a Asseylum y acompañarla a la sede de UFE en Novosibirsk.. Asseylum luego sale a la cubierta con Inaho, donde se maravilla cuando ve pájaros por primera vez, y Inaho se burla de ella, lo que hace que Asseylum se sonroje y haga pucheros

Mientras se entrena en el simulador de combate, Rayet sufre un episodio de trastorno de estrés postraumático cuando ve una representación virtual de Nilokeras, el Kataphrakt que mató a su padre. Poco después, el doctor Yagarai toma prestado el programa del simulador para ayudar a Marito a lidiar con su propio trauma de Tanegashima 15 años antes. Aunque el programa es una visualización burda de la batalla de 1999 en Tanegashima, Marito tiene un flashback de cuando un Kataphrakt desconocido destruyó por sí solo todo su batallón de tanques .

Inaho revive con éxito a Asseylum en la ducha con resucitación cardiopulmonar y un desfibrilador , pero Rayet agarra la pistola de Magbaredge y retiene a todos en la ducha como rehenes. Rayet culpa a Asseylum por poder integrarse a la UFE mientras ella y su padre eran marginados, antes de apuntarse a sí misma. Sin embargo, Inaho la desarma, ofreciéndole otra oportunidad de luchar contra los marcianos. Magbaredge arroja a Rayet al calabozo , luego se va a ver en privado la confesión de Marito en el laboratorio de Yagarai.

Saazbaum dirige su castillo de aterrizaje para que aterrice cerca de la sede de UFE, y luego usa misiles destructores de búnkeres para despejar el camino para que sus fuerzas ataquen la base y maten a Asseylum. Las fuerzas de la UFE intentan defender su posición, pero los Kataphrakts marcianos rompen fácilmente sus líneas defensivas. Asseylum propone que el Deucalion la transporte al Castillo de Aterrizaje, donde ella personalmente puede apagar su Aldnoah Drive y cortar las fuerzas de Saazbaum de su fuente de energía.

Con el Deucalion estrellado, Yuki e Inko intentan escoltar a Asseylum hasta el Aldnoah Drive del Castillo de Aterrizaje ellos mismos. Mientras tanto, Inaho se encarga de mantener a raya a Saazbaum, quien revela que su Dioscuria ahora posee todas las habilidades de los Kataphrakts que Inaho había luchado anteriormente. Mientras tanto, Slaine sigue al Deucalion.regresa al Castillo de Desembarco y aborda el Tharsis, con la esperanza de al menos poder luchar con energía auxiliar.

19 meses después de los eventos en la sede de la UFE en Novosibirsk, un grupo de asalto de la UFE es derribado por los Tharsis, piloteados por el propio Slaine. Slaine se ha convertido en un Caballero Vers bajo Saazbaum, y el Imperio Vers ha ido conquistando lentamente América del Norte y del Sur bajo el nuevo apoyo de Princess Asseylum mientras planean expandir su alcance . En la Tierra, la tripulación del Deucalion se prepara para terminar su R&Rcuando son atacados por un Vers Kataphrakt llamado "Frozen Elysium" que agota toda la energía molecular en un radio de 1 kilómetro, haciendo que UFE Kataphrakts no pueda acercarse sin que sus pilotos mueran congelados y sus máquinas pierdan toda su potencia. Además, las balas y proyectiles disparados no pueden impactar en Frozen Elysium, ya que entran en un estado superconductor y se desvían de Frozen Elysium debido al efecto Meissner .

Las fuerzas de UFE se reúnen en la órbita de la Tierra en la Base Trident, integrada en un asteroide , mientras se preparan para una operación a gran escala contra una base de asteroides ocupada por Vers llamada Marineros. Mientras tanto, Saazbaum reúne a sus propias fuerzas para un ataque rápido contra Trident mientras viajan a Marineros.

Las fuerzas de UFE y Vers se preparan para la batalla en sus respectivas bases de asteroides. Magbaredge confirma con Inaho que no fue solo la sangre de Asseylum lo que le dio la capacidad de activar Aldnoah Drives, sino algo que se transfirió cuando le dio RCP. Mientras tanto, otros Condes del Imperio Vers muestran un desprecio abierto hacia Slaine por ser nacido en la Tierra, pero antes de que puedan hacerle daño, Saazbaum anuncia abruptamente que está adoptando a Slaine como su hijo y heredero legal .

En la Tierra, Yuki y Marito son parte de un escuadrón de UFE guarnecido en Yemen , donde se les informa que el Deucalion será transferido a su área, dándoles la oportunidad de reunirse con la tripulación. Mientras tanto, en la Luna, Slaine reafirma su lealtad a Lemrina como guardián de la Princesa Asseylum. Luego analiza las ramificaciones de su herencia de la posición de Saazbaum con su sirviente, Harklight. Slaine pronto se da cuenta de que otros Vers Knights sospecharán que había traicionado a Saazbaum. Por lo tanto, Slaine decide que debe hacer algo para legitimar aún más su posición. Mientras tanto, la facción de Vers Knights que se opone a la promoción de Slaine ordena al Conde Mazuurek que comience una ofensiva en Yemen.

En la Tierra, Mazuurek es encarcelado por la UFE mientras Yuki y Marito se reúnen con sus compañeros de Deucalion . Inaho le revela al Doctor Yagarai que personalizó el software en su ojo izquierdo cibernético , y Yagarai comenta que puede provocar problemas cerebrales en el futuro, advirtiendo contra una mayor modificación del ojo. Más tarde, Inaho interrogaMazuurek, logrando encontrar algo en común con él con respecto a Princess Asseylum, ya que ambos comparten la creencia de que Asseylum está siendo suplantado (ya que el Asseylum suplantado es inusualmente agresivo con respecto a la guerra). Esa noche, Inaho y Rayet sacan a Mazuurek de la base de UFE y lo llevan al desierto, ofreciéndole la oportunidad de volver a casa en las condiciones en que encuentre el verdadero Asseylum y determine el verdadero objetivo de Slaine.

En la Tierra, la UFE lanza un ataque contra un Caballero Marciano cuyo Kataphrakt puede disparar potentes láseres , lo que evita que las tropas de la UFE puedan ponerse dentro del rango de tiro. Mientras las tropas UFE distraen al Kataphrakt, Inaho usa su ojo cibernético que directa fuego de artillería para el Deucalión' s principales cañones desde lo alto de un mirador. El Deucalion arquea sus disparos sobre la curvatura de la Tierra., protegiéndolo de las represalias del Kataphrakt. Finalmente, el Deucalion logra anotar un impacto directo en el Kataphrakt, matando a su piloto. Más tarde, Inko se enfrenta a Inaho sobre la liberación de Mazuurek, e Inaho reconoce sus acciones y afirma que no quería que Inko se involucrara por preocupación por ella.

Lemrina, disfrazada de Asseylum, continúa su anuncio a los Caballeros Orbitales, ordenándoles que se unan bajo la bandera de Slaine. Con Lemrina, y por extensión su poder para activar a Aldnoah bajo su control, Slaine se convierte efectivamente en el líder indiscutible y de facto de los Vers Orbital Knights. Mientras tanto, el verdadero Asseylum recupera la conciencia, para la felicidad de Slaine y Eddelrittuo. Sin embargo, Slaine decide mantener en secreto las noticias de la recuperación de Asseylum de Lemrina, en lugar de decirle que la condición de Asseylum ha empeorado y que Lemrina ya no puede visitarla. Lemrina luego reitera su promesa de lealtad a Slaine, quien se siente incómoda al tener que mentirle .

Ahora, frente a tres caballeros marcianos a la vez, las fuerzas de la UFE son rápidamente rodeadas y atrapadas. Sin embargo, gracias a la intervención oportuna del Deucalion , Inaho y su escuadrón lograron escapar, pero no sin que el Deucalion sufriera graves daños en sus sistemas de navegación. Inaho luego usa su ojo cibernético para ayudar a navegar la nave, pero luego comienza a sentir dolor como efecto secundario del uso excesivo de su ojo. El Deucalionluego recibe nuevas órdenes del cuartel general que les ordena reanudar la ofensiva, para su disgusto. En la Luna, Mazuurek tiene una audiencia personal con Lemrina disfrazada, y deduce que ella es una impostora basándose en sus relatos contradictorios de las experiencias de Asseylum con Inaho en la Tierra.

Con el Deucalion aún en reparación, Inaho y su escuadrón se ven obligados a asaltar de nuevo a los tres caballeros marcianos sin apoyo de fuego . Conociendo las habilidades de los Kataphrakts de los tres Caballeros, Inaho diseña estrategias especiales para combatirlos, y dos de los caballeros son rápidamente derrotados. El tercer Caballero demuestra ser un desafío más difícil, ya que su Kataphrakt tiene la capacidad de multiplicarse. Inaho deduce que el Kataphrakt se multiplica usando la teletransportación cuántica., y que la única forma de derrotarlo es destruir todas y cada una de sus copias simultáneamente. Para lograr esto, Inaho usa su ojo para conectarse a cada UFE Kataphrakt en el campo de batalla (para tomar control manual sobre ellos para participar en un ataque simultáneo). El plan tiene éxito y todos los Kataprakts marcianos son destruidos.

Después de rescatar a Asseylum, Klancain los evacua a ella y a Edelrittuo a su barco en contra de los deseos de Slaine. Slaine intenta convencer a Asseylum de que regrese, pero ella se niega. Con la mayoría de los Caballeros Orbitales ahora leales a Slaine, Edelrittuo le dice a Asseylum que puede confiar en Mazuurek, quien acepta albergarlos en su Castillo de Desembarco para pagar su deuda con Inaho. Decidida a detener la guerra, Asseylum se pone en contacto con su abuelo. Desafortunadamente, ella no lo hace, ya que la condición física y mental del Emperador se ha deteriorado significativamente debido a su avanzada edad. Mientras tanto, Inaho recupera la conciencia y escapa de la base lunar con la ayuda de Inko. Luego, la UFE se retira temporalmente de la batalla para reagruparse, con la intención de tomar la Base Lunar en un ataque final.

Después de que Asseylum da su discurso, los Caballeros Orbitales, ahora en un estado de confusión, deciden suspender su ataque a gran escala hasta que puedan averiguar qué está pasando. Al darse cuenta de que la batalla está perdida, Slaine ordena que la Base Lunar sea evacuada y se rinda a la UFE. Lemrina es puesta en un barco de transporte con el resto de los no combatientes, mientras que Harklight y el resto de las fuerzas de Slaine desafían las órdenes de Slaine y continúan luchando contra las tropas de UFE. Finalmente, todos son completamente destruidos en un último cargo condenado contra el Deucalion ; son triturados por el Deucalion 's CIWS.