地球が滅び、クロックワーク・プラネットとして再生してから1000年が過ぎようとしていた、ある日の区画・京都。機械オタクで時計や歯車に囲まれ生活する見浦ナオトのもとに、突然黒い箱が降ってきた――！ 中から現れたのは、美少女自動人形（オートマタ）のリューズ。故障して動かない彼女を、「音」を頼りに修理しようと試みるが…。

「マイスターギルド」の天才技師マリー・ベル・ブレゲは京都コア・タワーの異常を調査するべく派遣されていたが、軍の不審な動きを察知する。一方、ナオトの高校にリューズが転入生としてやってきた。さえないナオトと美少女リューズの組み合わせに学校中が大騒ぎに…!?

故障していたはずのリューズが動く姿に遭遇したマリー。リューズを修理したのがナオトだと知り、京都のパージを回避すべく協力を申し出る。そしてコア・タワーに向かう中、マリーは自分を陥れようとする黒幕の存在に気付くのだった…。

地下にリューズの妹が眠っていると聞き、協力することに決めたナオト。やっとの思いでコア・タワーの深層部に潜入し、懸命に作業を進めるが、パージの時間は刻一刻と迫っていた。そんな中、ナオトはリューズを失うかもしれない大きな決断を迫られる――！

区画・三重の最下層でアンクルと対峙したナオトとマリーたち。しかし、その姿は変わり果ててしまっていた。兵器と化したアンクルと戦う中、ナオトとリューズは大深度地下層へと落ちてしまうのだった…。絶望するマリーに追い打ちをかけるように、隠蔽されていた巨大兵器の存在が明らかになる――。

東京へと向かう巨大兵器から人々を救うべく、テロリストとして区画・秋葉原をジャックしたナオトとマリーたち。住民を避難させた無人の街で、巨大兵器は「軍」とぶつかり合い、リューズは兵器と化した妹のアンクルと戦うのだった――。

ナオトをマスターとすることで、「撃滅するもの」の呪縛から解かれたアンクル。アンクルの持つキューブから、マリーに短波通信を送った主、ベルモットが現れる。ベルモットから巨大兵器・八束脛は電磁技術を使用したものだと知らされる。そして秋葉原はその電磁波により、すべての歯車が止まってしまうのであった…。

電磁波の影響で動きを止めたリューズとハルターを直すべく、ナオトとマリーたちは区画・上野のコンラッドの元へ向かう。そこでベルモットから、八束脛の真の目的を知る。八束脛が再び動き出すまでの限られた時間、動かないリューズとハルターを直すことはできるのか――!?

区画・秋葉原を脱磁させるために、国の中枢にして日本中の区画の中心である「天御柱」を乗っ取ることにしたナオトとマリーたち。ハルターの意思を持った兵器とともに区画・桜田門を突破し、星宮蓮子を人質に「犯行声明」を出す。その狙いは――？

マリーのかつての学友であった星宮蓮子とともにクーデターの行方を見守るナオトたちは、日本政府によって八束脛に「トールワンド」が投下されることを知る。投下時刻が迫る中、クーデターの黒幕、ゲンナイは八束脛の主砲を放つ――！ゲンナイの暴走を止めるべくナオトとマリー、二人の天才が挑む…！

ナオトとマリーが世界の再構築を試みる中、アンクルは八束脛の暴走を止めるため一人立ち向かう。リューズ、ハルター、ベルモットもそれぞれ戦いながら二人の起こす奇跡を願っていた。「Y」の構築した世界を壊そうとするゲンナイに、二人の天才は抗うことができるのか――！