1944年，不列颠尼亚。此时人类正与被称为涅洛伊的神秘存在处于漫长的战争中。从不列颠尼亚的偏僻乡下坐着摇晃的列车千里迢迢地来到伦敦的吉妮，与名叫米菈莎和祈的两名少女相遇了。然后，她在得知带在身边的墨菲原来是只有魔女才能看见的“使魔”后大吃了一惊。而这个时候，认为音乐的力量能支持饱受侵略威胁所苦的人们、负责指挥一个小小音乐队的格蕾丝少校正在本部的会议上主张着让音乐对进一步扩大活动的必要性。

因为在街道上偶然听见的歌声而萌生新型态音乐队之灵感的格蕾丝开始着手招募新队员。然而，前来面试的人却都是在各自所属的部队没有容身之处的“废柴”魔女。祈虽然也参加了面试，但她不是为了自己，而是为了推荐连现在人在哪里都不清楚的吉妮加入。“在心情沮丧的时候只要唱歌就可以了”。祈想和那天唱出动人歌曲的少女再见的心愿是否能传达给她呢？

在大家的协力下，吉妮终于与音乐队的成员们会合，音乐队的宿舍生活也随之展开。众人在身为前辈的埃拉及艾丽的指导下开始各式各样的训练。然而在进行装备战斗脚的飞行训练时，跟不上艾拉训练指导的玛利亚却在途中昏倒了。等待着顺利加入不列颠尼亚空军的吉妮的是音乐队充满尴尬的氛围。这时，艾丽为了让大家习惯在人们面前露脸，提议到村子的广场进行练习。

音乐队如今获得了最初对“不战斗的魔女”投以怪异眼神的大人们的理解。为了好好让人们听见她们的歌声，音乐队计划举行演唱会。服装、舞蹈及乐曲制作，成员们专注于各自负责的项目，以演唱会当天为目标努力准备。大家在两人一组的作业及练习过程中，渐渐对彼此有了更深的了解。这场作为音乐队第一步的舞台究竟能否成功呢？

“我们是联盟空军航空魔法音乐队.光辉魔女！”在村子举行的舞台演出成功后，光辉魔女被告知获准进行世界巡回。她们将前往世界各地，为因战争而疲惫的人们带来希望及安宁的“光芒”。值得纪念的第一个访问国是罗马涅。然而，回到故乡的希尔薇不知为何显得闷闷不乐。

光辉魔女以罗马涅为首进行了数场演唱会，并利用等待转机的时间停留于希腊稍作休息。玛丽亚为了追求更高的表演水准提议将在飞行中的护盾加入演出项目。但是，相较于执着在地上练习的玛丽亚，玛娜则表示希望能多在空中飞行，最后两人之间发生了冲突。玛丽亚虽然理想崇高，但心中其实隐藏着无法告诉任何人的纠结。

结束北阿非利加的公演，演唱会的下一个举行地点是米菈莎的故乡欧拉西亚。但是移动途中，墨菲似乎显得不太对劲。得知机场附近有对使魔很了解的居民后，吉妮等人立刻前往造访。然后一行人遇见了一位名叫安娜的贤淑女性，并得知这个地方是为了躲避涅洛伊的袭击，由疏散至此的居民集结而成的城镇。为了重建生活，每个人都努力地工作。为了助这些人一臂之力，光辉魔女开始四处奔走。

结束扶桑皇国的公演，光辉魔女来到了祈的祖母家。因为必须自己准备料理及打扫，大家都卯足全力。不过，唯独米菈莎因为表演时在重要的部分犯错，到现在都还是耿耿于怀。然后，她对受到艾拉夸奖的艾丽燃起了竞争心，单方面向艾丽提出挑战。这个时候，格蕾丝和某个人物一起出门参加“反省会”。

在世界十几个国家举行过约三十场的世界巡回演唱会后，光辉魔女来到了巡回终点站利比里昂。至今仍未遭受过涅洛伊直接攻击的纽约高楼林立，百老汇的表演也一如往常进行着。表演会场是颇有历史渊源的军事设施，位于总督岛的杰伊堡。由于这是一场以军方高层和上流阶级为主要客群的演唱会，没办法招待家人和亲朋好友前往观看的乔内心感到复杂。

第501统合战斗航空团强袭魔女击破了涅洛伊的巢穴，使高卢重获自由。在全国都为人类史上首次的创举人声鼎沸之际，从世界巡回演唱会返国的光辉魔女也受到了热烈观迎。她们现在的人气完全不是起程时所能想像，不但成天忙着参加宣传活动，高层还考虑要让她们参加凯旋纪念典礼。过程中，高卢出身的艾丽受令前往当地进行视察。在众人忙得不可开交的这段期间，音乐队收到了吉妮的转属命令。

在高卢凯旋纪念典礼演出的计划终于正式敲定。但是，吉妮在让墨菲回到同伴身边后失去了魔法，不再是魔女的她难逃退伍的命运。“虽然我很喜欢大家一起唱歌。”独自做出决定的吉妮就这么离开了宿舍。这次公演中，过去全靠自己准备的演出及服装等所有一切皆改由军方主导，观众也全是重要人士而非一般市民。“我们能表现出属于我们的风格吗……”光辉魔女如今剩下八人，她们的“光芒”正不安地晃荡着。