갑자기 세계에 출현한 적대 존재 필러. 이를 타도하기 위해 신은 인류에게 발키리를 보냈다. 그로부터 5년, 각지에서 필러와의 전쟁이 계속되던 중, 일본의 타테야마 기지에 한 명의 발키리가 배속된다. 세계에서 9명뿐인 정예 네임드 발키리 중 하나인 클라우디아 브루포드. 고지식한 그녀는 여러 가지 의미로 상식을 뛰어넘는 타테야마 기지와 그곳에서 만난 3명의 문제아 발키리들을 보고 당황한 마음을 감추지 못하는데.

타테야마 기지에 배속된 클라우디아는 무구루마 미야코, 코마고메 아즈즈, 와타라이 소노카와 힘을 합쳐 멋지게 필러를 격퇴한다. 그러나 너무나도 자유로운 타테야마 기지의 분위기에 적응하지 못하는 클라우에게 미야코는 '발키리들의 친목회'를 제안한다. 기운이 넘치는 미야코, 수면 부족으로 기분이 언짢은 아즈즈, 보통이 아닌 소노카와 친목을 다지는 클라우. 그런 그녀들에게 새로운 필러가 출현했다는 보고가 들어온다. 장소는 타테야마 기지에서 가까운 '우미호타루' 그곳에는 많은 일반 시민이 남아 있었는데.

하루의 일과인 훈련을 하기 위해 도장에 간 클라우는 먼저 아침 훈련을 하고 있던 미야코와 만난다. 미야코의 손에 이끌려 분주한 타테야마 기지의 아침을 겪은 클라우는 자신이 이 장소에 점점 익숙해지고 있다는 것을 실감한다. 그런 클라우를 포함한 발키리들에게 사토미 사령관은 새로운 임무를 명령한다. 당황하면서도 미야코, 소노카, 실드 부대의 사람들과 함께 현지로 향하는 클라우였는데.

타테야마 시 상공에 출현한 필러. 없애도 곧바로 다른 장소에서 부활하는 성가신 성질을 가진 적에게 휘둘리며 지상에서 기지로 돌아갈 수 없게 돼 버린다. 기지에 돌아가지 못하면 영령기에는 탈 수 없다. 그런 고립무원의 상황에 고민하는 발키리들이었지만 실드 부대에게서 기지로 통하는 지하통로가 있다는 정보를 입수한다. 하지만 그 지하통로에 가기 위해서는 바다를 통과해야만 했다. 그래서 발키리들은 수영복으로 갈아입고 기지로 향하는 길을 나아가는데! '너희...... 무슨 꼴로 싸우는 거니?'

격전 지역에만 파견되는 역전의 발키리, 아마츠카 야요이. 그런 그녀가 타테야마 기지에 온 이유는 비밀리에 계획된 어떤 작전을 수행하기 위해서였다. 인류의 반격작전인 '후지 프라이머리 필러' 공략 일본의 모든 전력을 투입하는 터무니없는 계획에 놀라는 아즈즈와 클라우는 대신 오딘의 진의를 묻기 위해 직접 담판을 지으러 간다. 한편, 야요이의 얼굴을 본 후로 소노카는 기분이 좋지 않아 보였는데. '이제 와서 이유가 뭐야? 언니...'

오딘의 말은 현실이 되었다. 전 세계의 필러가 휴면기에 들어간 틈에 허를 찔러 영봉 후지 프라이머리 필러를 공략하기 위한 인류의 반격 작전이 시작됐다. 전에 유럽에서 클라우와 함께 비행한 리즈벳 크라운과 레이리 할티아를 시작으로 세계 각지의 에이스급 발키리가 계속해서 일본에 모여드는 광경에 이끌려 타테야마 기지 사람들의 사기도 높아지고 있었다. 오딘의 가호를 받아 차례차례로 이륙하는 전사들. 그 하늘의 끝에서 기다리고 있는 것은.

후지 프라이머리 필러의 내부로 돌입한 클라우, 미야코, 아즈즈, 소노카를 기다리고 있던 것은 수수께끼의 거인과 예전에 격추됐던 발키리들의 검은 영령기였다. 전사한 예전 동료들과의 전투에 당황하며 분노하는 발키리 일행. 그런 그녀들을 궁지에 몰아넣으려는 듯이 일본 각지에서 필러가 출현하여 후지를 향해 모여들기 시작한다. 게다가 예전 일본의 수호자라 불렸던 S급 네임드 오키타 사쿠라의 검은 기체가 나타나는데. '당신이 추락했던 어제보다, 오늘의 우리가 훨씬 강해!'

많은 사람을 잃은 후지 프라이머리 필러 공략 작전은 실패로 끝이 났다. 오딘은 생사불명, 타테야마 기지도 확대된 적의 세력에 의해 점령당했다. 하지만 타테야마 기지의 사람들은 포기하지 않았다. 기지 탈환을 위해 미야코는 다시 조종간을 잡는다. 아즈즈와 클라우는 오딘이 남긴 말에서 '진실'을 찾기 위해 발할라로 통하는 문을 열려고 한다. 그리고 야요이의 죽음으로 절망에 빠져있던 소노카도 자신이 할 수 있는 일을 찾으려고 하는데. '클라우디아 기억해 내. 오딘이 네게 뭘 맡겼는지 말이야'

발할라에서 신기한 벽화를 본 아즈즈와 클라우 일행은 탈출하려고 한다. 고대의 전사들과 싸우면서 탈출 경로를 찾으려고 하지만, 한 명 또 한 명씩 부상자가 늘어간다. 한편, 미야코 일행은 세컨더리 필러의 내부에서 고전을 면치 못하고 있었다. 이윽고 시모후사 공군 기지 근처에까지 새로운 필러가 출현한다. 새로운 생명이 막 탄생하려는 대피소를 지키기 위해 소노카는 일어서는데.

타테야마 기지 탈환에 성공한 제909 전술희대의 멤버들. 하지만 아즈즈 일행이 가지고 돌아온 '진실'로 인한 충격은 컸다. 토론을 하는 각국 수뇌부의 앞에 다시 한번 모습을 드러낸 오딘은 싸우는 동기, 싸울 힘, 싸울 적 그리고 모든 것을 주었다고 인류에게 선전포고한다. 여기에 대항해 인류가 세운 작전은 '후지 프라이머리 필러'를 향한 재공격이었다. 침식을 줄여가며 작전 입안에 몰두하는 아즈즈를 시작으로 각자가 자신의 할 일에 열중하는 와중에 미야코는 어떤 결심을 굳히는데...... '난 천재야. 똑똑하고, 귀엽지 그러니까 알아. 이번 반격 작전이 실패하면, 인류는 끝이다. 진다고 말이야'

타테야마의 여름 축제가 끝나고 '후지 프라이머리 필러' 재공격이 시작되려 하고 있었다. 패배가 용납되지 않는 이번 작전을 지휘하는 사토미는 타테야마 기지의 에이스들을 온존하는 책략을 쓴다. 앞선 싸움에서 소노카에게 도움을 받은 신입 발키리 쿠루미와 모에 콤비를 시작으로 하는 인류 측 전력의 분투로 전국은 예정대로 진행되어 간다. 한편, 클라우의 앞에 갑자기 나타난 오딘은 이미 멸망한 자신의 고향 풍경을 보여주며 자신과 손잡자고 클라우에게 권유하는데. '나의 딸아. 너만큼은, 내 손을 잡아줘'

제2차 후지 프라이머리 필러 공략 작전이 최종 국면을 맞이하려 하고 있었다. 드디어 슬레이프니르를 타고 전장에 나타난 오딘. 그와 대치하는 것은 클라우, 미야코, 아즈즈, 소노카와 그녀들과 함께 싸워온 타테야마 기지의 사람들. 클라우의 노래가 전장에 울려 퍼지는 와중에 아즈즈, 미야코, 소노카는 '후지 프라이머리 필러'와 번개의 거인 토르와 결전을 치른다. 멸망인가, 재생인가. 죽음인가 삶인가. 꿈의 끝에서 소녀들의 마음과 인연이 시험받는다. '아즈가 있고 소노가 있고 클라우가 있어! 모두가 있고, 전 세계가 싸우고 있어! 사과할 거면 지금 해 오지 신!'