夜，处于城市沿海的无限三角洲地区被诡异的气氛笼罩着，一名沉睡的黑发少女似乎听到有人在梦中不停重复呢喃着毁灭的时刻即将来临的，并呼唤着要收集三个魔具。在火焰前占卜的火野丽与被噩梦惊醒的地场卫似乎也得到了同样的预示，仿佛是有什么不安的危机正在靠近。

清晨，月野兔又跟往常一样起晚了，而和戴安娜一同从30世纪来到现代进行水手战士修行的小小兔已寄住在月野家。这是一个再普通不过的清晨，但晨间新闻却播报在港区公园，有一名无限学园的少女产生“返祖现象”变成了怪物袭击群众……另一边，两个神秘的青年——天王遥、海王满，作为世界知名的赛车手和小提琴家、同时也是无限学园高中部的学生，出现在了我们的视线中。

放学后，小兔在皇冠游戏厅与水野亚美、火野丽、木野真琴、爱野美奈子四个好友会合，并偶遇了也在游戏厅玩赛车游戏的天王遥，而地场卫则在游戏厅外邂逅了海王满，大家被这俩人身上的神秘气息吸引。回家路上，正当大家因天海二人而对无限学园产生兴趣时，街上的一名无限学园的少女突然发生“返祖”变成了怪物，5位战士即刻变身消灭了敌人。为何无限学园的学生会接连变成怪物？大家决定前往无限学园一探究竟……

露娜和亚提密斯调查出无限三角洲分为天王、海王、冥王三个洲，是独立完善的都市区，而处于三角洲中心的便是无限学园。同时，地场卫也答应了月野妈妈带小小兔一起前往无限三角洲的无限.C.公园游玩。而在无限洲的地底，作为敌方秘术师的卡奥林奈特为属下5魔女布置了新任务，要求她们在收集圣体和器（即人类的灵魂与躯壳）的同时将法老90口中所说的拥有星之力量的守护者铲除。

第二日放学，五名战士来到无限学园外。小兔用变身笔乔装成无限学园初中部的学生潜入学园中，却在庭院中遇到了拉小提琴的海王满。对方向她提出危险警告，而其他四名战士也同样在校外被天王遥警告不许再插手。另一边，为了寻找坐过山车时被风刮走的帽子，小小兔也来到无限学园附近并在一处叫做土萌研究所的建筑门口遇到了一名身体不适的黑发少女。

准备打道回府的月野兔正巧与小小兔还有黑发少女碰面。此时，一只猫咪被5魔女植入了外星卵而发生“返祖”变成怪物“戴蒙”。小兔、小小兔以及赶来的四名战士被迫在黑发少女面前变身击败了怪物，小小兔也因此受伤。战斗结束后，黑发少女展现出了神秘的力量治愈了小小兔的伤口，而此时两道疑似水手战士的黑影却突然跃出，难道她们是……？

为小小兔治好伤口的黑发少女告诉大家自己叫土萌萤后便回到了父亲的研究所却再次身体不适而跪到在门廊处。赶来帮忙的正是卡奥林，原来她在地球的身份是萤的父亲土萌教授的助手。土萌教授送给痛苦的萤一条水晶项链，称其为“护身符”。

天王遥和海王满的话让水手战士们陷入了疑虑，而卡奥林在水池中占卜却始终无法看清法老90所说的会引导他们步入毁灭的光芒究竟是何来历。隔日，受托调查土萌教授的小卫在图书馆偶遇海王满，对方赠送了两张自己的演奏会门票，这一幕恰巧被小兔看到并发现海王满的面容与昨夜出现的人影有些相似。落荒而逃的小兔又在游戏厅遇到天王遥，小兔情不自禁询问对方是否是水手战士却遭到嘲笑。

丽的生日临近，其他四人来到她修行的山上为其庆生。在瀑布中冥想的丽再次听到了收集三魔具的呼唤，而卡奥林也从水池中探知到同样的讯号。大家在山上发现了前来进行新生集训的无限学园学生们，其中包括了一同前来的天王遥。真琴试图挑战对方的实力却被轻易撂倒。是夜，真琴和一直监视着无限学园动作的丽发现他们在广场进行诡异的集会，原来指导老师有村优子是5魔女之一的尤姬雅，她试图通过新生集训收集学生的器和圣体，但最终被水手战士们打倒。此时，又从暗处跳出一个疑似水手战士的人影，水手月亮奋力追赶，发现她似乎就是天王遥本人，而对方却突然亲吻了自己……

被天王遥亲吻的小兔十分茫然却只告诉大家已经和新的水手战士有过接触，对方再次提醒她不要妨碍自己。回到家休息的众人在晚上都做了相同的梦——梦中的世界犹如陷入了炼狱，同时不断有声音呼唤着要收集三个魔具。第二天，和卫一同上学的小兔想起了海王满的事情有些吃醋，而放学后则又再一次在游戏厅外遇到了男生打扮的天王遥。对方赠送给小兔几张海王满的演奏会门票后离去。进入游戏厅后大家都表示为昨晚的梦感到不安，便打算前往海王满的演奏会探查是否能有魔具的线索，而作为追星族的美奈子则一心想去另一个在无限音乐厅举办的、偶像羽生美美的演唱会。

小小兔来到土萌研究所，将手帕归还给土萌萤并受到了萤的招待，却发现萤的身体十分不好。小小兔拿出银水晶治愈对方的不适并和萤约定这是俩人的秘密。回家路上，小小兔遇到了一直在土萌家外监视、开着直升飞机的天、海二人，二人将她送回月野家并透露了海王满的镜子就是魔具。

众人来到海王满的小提琴演奏会，偷偷潜入羽生美美演唱会现场的美奈则发现羽生美美是敌人——5魔女之一的蜜梅特。她通过偶像身份收集歌迷的圣体与器。美奈子变身后与其他赶到的战士阻止了蜜梅特的计划并展开战斗。正当小小兔不慎陷入危机时，两个新的水手战士——水手天王星、海王星突然出现并消灭了蜜梅特，而她们似乎正是天王遥和海王满！

天王遥、海王满以水手战士的样貌站在大家面前，而小小兔也在无意间说出海王星的镜子是魔具之一，但让人诧异的是天、海俩人却突然向大家发动了攻击。苏醒过来的小兔从露娜处得知天王星和海王星本是守护在遥远太阳系外围的战士，却不知为何突然出现在地球上。其他几名战士表示如果对方动手那便要迎战，小兔犹豫不决。夜里，小兔和小卫一同做了相似的梦，梦中的世界破败不堪犹如末日来临，而在废墟之上站立着一名少女……

第二天傍晚，小兔在公园中遇到恢复男生打扮的遥。被问及真实身份与性别时，遥闭口不答、一脸忧愁。受遥的情绪感染小兔莫名落下了眼泪，被晚来的地场卫见到，俩人回到小卫家后彼此吃醋、气氛尴尬。前来寻求小卫帮忙做美术作业的小小兔，故意让小兔留下和小卫一同制作传说中新后倩妮迪所使用的圣杯，借机让小兔和小卫解开了误会。夏天到来、中考临近，亚美发觉自己的模拟考成绩总是被一位来自无限学园的学生美堂由依超过便打算去无限预备校一窥究竟。在那里，美堂由依邀请亚美前往无限学园参加一次体验入学，亚美决定孤身一人前往。

独自来到无限学园的亚美从美堂由依处得知了“塔乌星系”的存在，但却发现自己的行动被人监视，而她战士的身份其实也已经被美堂由依、即5魔女之一的比莉由依识破。破坏了监视器的亚美来到地下实验室，才发觉实验室中居然都是之前攻击众人的怪物“戴蒙”！亚美被比莉由依和遭到洗脑的无限学园学生抓住，幸得天王遥和海王满搭救逃出。天、海俩人在赶来救助亚美的水手战士们面前变身并击败了比莉由依，天王星也召唤出了第二件魔具——宇宙剑。另一边，元基和女友丽香所在的研究所新来了一位学生，名叫冥王雪奈……

身为研究所新成员的冥王雪奈意外发觉无限三角洲附近的空间有所异常并惊讶于自己的能力，而无限三角洲上空此时正阴云密布……地下，土萌教授的器化实验品再次失败变成了怪物“戴蒙”，法老90给他与卡奥林下达击败水手战士同时加速器化进展的命令，并再次提及引导毁灭的光芒即将觉醒。卡奥林怀疑那就是预言中提到的三个魔具，同时派遣第四位魔女泰露露通过植物收集大量人类的圣体与器。小兔因为天、海的事情而忧虑不已决定找二人好好谈谈。而根据亚美在无限学园的所见推断，这所学校很可能已经成为敌人的据点，土萌教授和他的女儿土萌萤都十分可疑。正好小小兔考虑要将之前制作好的圣杯玩具赠送给小萤，小兔便一同前去。

来到土萌研究所，幻之银水晶再次发挥力量缓解了小萤的病痛，但她们对话却被卡奥林听到。其间，小萤似乎感觉自己的脑海中有一个陌生而可怕的声音试图控制自己抢夺小小兔的银水晶……

由于学弟的话，真琴购买了最近十分流行的、由无限学园负责人照也留留研究出的新的植物——泰露树，冥王雪奈也购买了一株。而美奈和真琴却一同发觉该植物有异、很可能是敌人的阴谋便去通知小兔。众人偶遇天、海，小兔试图追赶俩人却被拒之门外。大家只能作罢前往无限植物园，发觉果然泰露露在使用泰露树吸收人类圣体。同样因泰露树中招的冥王雪奈此时也瘫软在家中，却似乎发现体内有一股神秘的力量涌现出来……水手战士们与泰露露大战却不敌对方，正当泰露露攻向小小兔的危机时刻，一个低沉的声音传来，同时现身的一名水手战士将泰露露击败。

击败泰露露的正是复活的水手冥王星，她受新后倩妮迪的指引重新转世。一同赶来的还有天王星和海王星，原来她们是抵御其他星系敌人入侵太阳系的外部太阳系三战士。正是由于塔乌星系的敌人“死亡破坏者们”入侵了太阳系，外部三位战士才会先后觉醒，但为时已晚，敌人已经偷偷潜入到地球，无限学园就是他们的据点所在。三名战士拒绝了内部战士们共同抗敌的提议、认为她们会成为累赘，同时表示这是自己的职责而自己拥有更加强大的力量以及魔具的加持，除了铲除侵略者还需消灭“毁灭之神”。

翌日，大家集合在司令室，露娜希望小小兔通过小萤调查土萌研究所掌握敌人的真实身份。而卡奥林则发觉越来越多的星之守护的光芒正汇聚过来，其中有三道特别强烈的光亮正阻碍自己的占卜。5魔女中的最后一名魔女、实力最强大的西普林表示自己一定会消灭水手战士，同时将逃离学园的天王遥、海王满抓回来，将她们制造成“器”。入夜，原本和小小兔约好看电影的小萤迟迟未来，小小兔担心她再次发病而擅自去往土萌研究所。原来小萤一家在几年前曾遭遇火灾，母亲去世后，土萌教授将小萤的躯体改造成人造人才让其得以存活。小萤接受完父亲的例行检查展露出机械化的躯干，这一幕正好被前来的小小兔看到。由于恐惧，小小兔逃离了土萌研究所，想要追赶的小萤头痛欲裂，加上伤心不已而颓然跪倒在地。

跑到大街上的小小兔正担心自己的害怕与冲动会让小萤伤心，却发觉此时天空中降下了诡异的冰雹，正将大街上的行人的圣体抽走！与此同时，西普林追踪到了天王遥的住所，外部三战士与之激战却不敌对手，而赶来帮忙的内部战士们也被西普林控制，对方使用泰奥龙水晶的力量迷惑众战士的心智，除了因为有银水晶的保护而幸免于难的水手月亮，其他人都被控制并开始自相残杀，而西普林也展露出了自己双生魔女的真面目。危难之际，水手月亮渴望所有水手战士团结一心的思念凝聚成神圣的光芒，传说中的圣杯在她双手中成形！

被夺去了“圣体”的小小兔被医院确诊为死亡，地场卫通过联系生命勉强维持小小兔让她暂时不会彻底死去。天、海、冥三人告诉大家，按照萤的表现看，应该是已经被敌人“器化”了。所谓的器化，便是将塔乌星系生物的卵植入人类体内，让它们寄宿在人类驱壳中而得以在地球上生存。器化失败会变成怪物“戴蒙”，器化成功的便如同5魔女那样会成为完全体。要拯救小小兔，就必须打倒占据小萤身体的女主人9并将小小兔的“圣体”抢夺过来。另一边，土萌教授与卡奥林一同拜见终于觉醒的女主人9，并道出了自己将女主人9的卵植入自己女儿土萌萤体内的事实。卡奥林对女主人9并不服气，暗自使用最强大的秘术使5魔女变成蜡像而再次“复活”。

战士们下定决心前往无限学园夺回小小兔的圣体，而此时的无限学园已被一种异常的能量笼罩、面目全非，建筑周围也都被荆棘所包围。进入学园中的内部4战士陷入了魔女们所布下的陷阱而被抓住，外部三战士则被无限学园外围的荆棘所阻拦。正当水手月亮被5位魔女围攻之时，强行突破入内的外部三战士赶到救下了众人并消灭了5魔女蜡像。经此一役，大家明白了彼此都拥有共同的目标，只有齐心协力才可以共同抵抗外敌。终于团结起来的8名战士共通心灵，召唤出圣杯让水手月亮再次变身为超级水手月亮并合力将卡奥林奈特消灭。而地下，女主人9竟然将从小小兔处抢夺过来的银水晶吞入了体内……

吞下银水晶的女主人9浑身充满了能量并试图将这强大的力量奉献给法老90。法老90的目的就是将地球变为自己的器，与地球合体完成“器化”而让地球成为第二母星，从而让塔乌星系的生物可以在地球上存活并占领地球。脑海深处，尚存意识的小萤的灵魂为了保护小小兔、阻止银水晶力量的继续释放而冲破禁锢。为了寻找敌人的所在，水手战士们决定兵分二路，水手月亮与天、海、冥三人直接乘坐电梯前往地下，其他四名战士则前往顶层。

身处地下实验室的土萌教授回忆起以前，原来曾经的他与卡奥林本都是普通的地球人，在改造小萤为其续命的人造人试验中，从塔乌星系入侵到太阳系的法老90降临在地球，将该星系秘术师的卵植入卡奥林体内。而土萌教授为了自己疯狂的科学抱负——研究出超越人类的超生物——决定与法老90合作，他主动吞下了卵并帮助法老90进行“器化”实验，5魔女就是他“器化”实验所制造出的成功完全体。而不同的是，一般的“器化”需要将人类的“圣体（即灵魂）”取出令其死亡后植入卵，只留下人类的身体躯壳作为“器”供外星人居住，他自己与小萤则是在本身还存活时就将卵植入体内进行融合（植入小萤体内的就是女主人9的卵），土萌教授称之为“超生命体”。因此，小萤才会拥有两种人格。

电梯中，水手月亮和三名外部战士交换心声，知道了她们在前世都是独自一人在遥远的地方孤独地守卫着自己的岗位和银千年王国。突然电梯急速下坠，水手月亮陷入敌人布下的深渊，但心中对大家的思念让她冲破了黑暗。电梯门打开，土萌教授正等着她们，挣扎之后水手月亮不再犹豫，将土萌教授变成的“超生命体”彻底杀死。此时，因为得到了银水晶能量而开始胎动的法老90开始和女主人9一起从地底向上不断冲击。在冥王星的魔具保护下，四人离开了无限大楼底部来到半空，但处于大楼上层的内部4战士却遭到了重创危在旦夕……

冲破了地底的法老90将无限学园大楼劈成两半，而女主人9也出现在了水手月亮以及天、海、冥面前。由于其他四名战士被重创，使得超级水手月亮的变身被迫解除。随着法老90重新恢复了力量并开始与地球进行“器化”，天空、大海、地面都产生了扭曲与异变，一旦法老90将地球整个包围住而完成“器化”，地球就将成为塔乌星系的第二母星。情况紧急，外部三战士跃上高楼，以魔具的力量撑开结界阻挡法老90。

女主人9试图冲破小萤的身体但却被小萤的灵魂阻止无法自由来去，俩人相互抗衡。变为普通形态的水手月亮无法发挥出全力，只能眼睁睁看着女主人9将水、火、木、金四位战士的圣体夺走并吸收进身体以此来与小萤的灵魂对抗。但凭着对小小兔的强烈情感和坚强的意志力，萤奋力守护住了小小兔和四名战士的圣体、以及被女主人9吞入体内的银水晶。同时，潜藏在灵魂深处的水手土星的力量被激发，她最终将战士们的圣体与银水晶从女主人9体内抢回。

小萤的灵魂离开自己的躯体将四名战士的圣体送回，并将小小兔的圣体还有银水晶归还。苏醒过来的小小兔与小萤的灵魂做最后的诀别。由于不再有阻碍，女主人9彻底冲破毁坏了小萤的身体躯壳，小萤的灵魂也随之彻底消失。悲伤过后，小小兔重新变身为水手小月亮投入战斗，战士们再次集结了起来召唤出圣杯。而由于对力量的强烈渴望，小小兔手中也出现了另一个新的圣杯，她与水手月亮一同变成了超级形态。

超级水手月亮、超级水手小月亮一同向女主人9发起攻击，而法老90也终于露出了可怖的真容，它犹如黑色的熔岩一般试图冲破外部三战士的结界向外蔓延完成“器化”。被超级水手月亮与超级水手小月亮打伤的女主人9奉献出自己的身体与法老90融合，战士们向法老90发动总攻却反而让它更加强大。由于一晚上的不停奋战，大家都精疲力竭跌落在了大楼顶，外部战士的结界也被法老90冲破！黑色的熔岩向四周弥漫开，而塔乌星系也出现在了无限洲上空，地球眼看就要被黑暗吞噬。而此时，从夜空中的乌云里透出一缕月光，沐浴在月光中的水手月亮想起自己总被大家的温暖保护着，便决定这次由自己来保护大家。她将召唤出的圣杯抱在怀中，毅然将自己投入法老90的黑色熔岩体内，试图将银水晶和圣杯的力量在法老体内解放出来阻止灾难，但依旧无济于事。

水手月亮的生命反应逐渐消失，一切都已再无转圜余地，毁灭的审判时刻来临。这时，天王星、海王星和冥王星的三个魔具再次产生共鸣，掌管着毁灭之力、沉默的战士水手土星终于苏醒！觉醒后的水手土星挥下沉默之镰，发动“死世界变革”履行自己的职责——在毁灭的危机已然无法避免之时将命运的开关彻底关闭，引导一切生命共同走向毁灭、以同归于尽的方式避免星球被侵略者占据。伴随着镰刀的挥下，毁灭之力所掀起的龙卷风将法老90的黑色熔岩卷起，而世界也正在慢慢走向最后的灭亡……

世界的终结即将到来，战士们皆已无能为力。但此时，被卷入龙卷风的黑色熔岩中却发出一道耀眼的亮光，投入法老90体内本已消失的水手月亮再次苏醒！而其他战士的水手服饰也产生了新的变化。水手土星是在毁灭已经注定时为了引导重生而将一切一并消除的战士，但由于水手月亮将圣杯与幻之银水晶的再生力量投入法老90体内，本该在土星毁灭之力作用下与法老90一同步入毁灭的地球得以幸存。“希望与再生总是伴随着终结的到来而萌芽。”土星让冥王星打开时空之门，将自己作为“死亡深渊的使者”与法老90以及塔乌星系同归于尽，被封锁在时空之门外。

灾难已经过去、黎明终于来临，水手月亮变成新后倩妮迪的模样，使用权杖将地球恢复原貌。此时地场卫意识到原来倩妮迪就是梦中那个站在废墟之上的少女。而在另一边的废墟上，却出现了一个婴儿，头上浮现的正是水手土星的标志。天、海、冥三人决定离开这里，将重新转世为婴儿的土萌萤抚养长大，海王星将深海之镜赠与小小兔后便和天王星、冥王星一起同其他战士们告别，但战士们都相信，他们一定会有再见面的一天。

春天到来，樱花盛开。小兔她们都顺利成为了高中生，小小兔也决定结束修行回到30世纪，小兔和小卫前去送行。而半路上，三人得知今日正好会有一场本世纪最大的日全食，兔卫俩人便带着小小兔一起顺路去观赏。正当太阳逐渐被月亮遮住之时，小小兔和小兔却听到了一阵阵清脆的铃铛声。俩人不约而同转过身，到底她们会见到什么……？