
Chise est une écolière ordinaire : petite, fragile et pas particulièrement intelligente. Sa plus grande joie est sa romance naissante avec sa camarade de classe et amie d'enfance, Shuuji. Ils vivent tous deux dans une petite ville militaire à Hokkaido, où les lycéens ont peu d'inquiétudes autres que qui sort avec qui et se plaignant de la montée raide de "Hell Hill" chaque jour avant l'école. Un jour, Shuuji et ses amis font un voyage à Sapporo pour acheter des cadeaux pour leurs copines. Un raid aérien massif sur Sapporo ce jour-là tue des milliers de personnes, dont l'un des amis de Shuuji, et signale le début d'une guerre. Fuyant le carnage, Shuuji repère Chise, mais maintenant elle a des ailes en acier et une arme massive où son bras droit devrait être. Contre sa volonté, elle a été transformée en l'arme ultime de cyborg, capable de niveler des villes entières. Alors que la guerre se rapproche de leur ville natale, la relation de Chise et Shuuji est tendue par sa transformation, et il leur reste à se demander si elle est encore humaine.