
En 2167, une vague de rayonnement émise par la supernova de l'étoile voisine Hydrus Beta a causé des dommages cataclysmiques sur Terre, laissant des millions de morts. Maintenant, c'est l'année 2356. Unis pour reconstruire la Terre, l'humanité se prépare à la deuxième vague de destruction de la supernova. Afin de protéger la planète contre de futurs dommages, des colonies spatiales massives appelées "Foundations" ont été construites dans tout le système solaire. En tant que centres de connaissances et d'exploration, c'est à l'une de ces fondations, la Stellvia, que Shima Katase demande d'être une étudiante préparatoire contre les souhaits de sa mère, aspirant à voir l'espace directement de ses propres yeux. À la Stellvia, Katase s'entraîne pour devenir pilote et espère être sélectionné pour la « Grande Mission » pour protéger la Terre de la seconde vague. Alors qu'elle lutte avec ses cours de pilote et sa vie sociale tumultueuse, elle devient lentement quelqu'un qui pourrait simplement être capable de protéger l'humanité.