Sau một thời gian lâu dài, cuộc chiến của con người và Gauna - sinh vật ngoài hành tinh, tưởng như đã đến hồi kết. Nhưng giờ đây nó đã trở lại, cuộc chiến lại tiếp tục bắt đầu.
Năm 2312 A.D. Bốn năm kể từ cuộc chiến cuối cùng của Celestial Being và Quân đội UN. Sau khi thiết lập một Tổ chức Liên Minh Toàn Cầu, một đội quân mang tên Arrows đã xuất hiện và hoạt động độc lập với Liên Minh Toàn Cầu, nhằm thúc đẩy việc hợp nhất nhân loại. Nhưng sự thật đằng sau việc hợp nhất ấy là sự đàn áp dã man những người chống đối chính phủ, các học thuyết gia và lý luận gia. Setsuna F. Seiei, sau khi thoát chết trong trận chiến bốn năm về trước, đã quay lại và tiếp tục chiến đấu cùng
Một phần bộ phim kể về cậu bé Ayumu bỗng dưng gặp những điều lạ lùng trong kì nghỉ hè của mình tại ngôi làng Tana dân dã – nơi mà lúc nhỏ Ayumu đã từng sống. Tại đây, cậu bé đã gặp một cô gái tên Miku, một người khá là bí ẩn và có vẻ biết rất nhiều điều
Ichikawa Kyotaro, một người đàn ông tốt bụng và có khả năng cảm nhận âm thanh, rất quan tâm đến cô gái xinh đẹp Anna Yamada. Qua quan sát, đã phát hiện ra một khía cạnh bất ngờ của Yamada... Liệu điều kỳ diệu có xảy ra? ? Bằng cách này, tuổi trẻ của Kyotaro bắt đầu thay đổi rất lặng lẽ.
Sau thành công của OVA , sky girls giờ đây đã đc tái bản lại dưới dạng TV series gồm 26 ep bởi hãng J.C.Staff. Câu truyện nói về thời kì lần thứ 3 con người bị đe dọa và phải chiến đấu với kẻ thù có tên là Worms. mọi thứ vũ khí hủy diệt đã được dùng nhằm đánh bại kẻ thù, nhưng 10 năm sau worms đã trở lại một lần nữa. Sky girls là tên một tiểu đội gồm những cô gái đc đào tạo để điều khiển những cỗ máy mang tên Sonic Divers với nhiệm vụ đánh đuổi chúng.