Saishuu Heiki Kanojo Chise adalah seorang siswi biasa: kecil, lemah, dan tidak terlalu cerdas. Kegembiraan terbesarnya adalah percintaannya dengan teman sekelas dan teman masa kecilnya, Shuuji. Mereka berdua tinggal di kota militer kecil di Hokkaido, di mana siswa sekolah menengah hanya memiliki sedikit kekhawatiran selain siapa yang berkencan dengan siapa dan mengeluh tentang pendakian curam ke “Bukit Neraka” setiap hari sebelum sekolah.

Suatu hari, Shuuji dan teman-temannya melakukan perjalanan ke Sapporo untuk membeli hadiah untuk pacar mereka. Serangan udara besar-besaran di Sapporo hari itu menewaskan ribuan orang, termasuk salah satu teman Shuuji, dan menandakan dimulainya perang. Melarikan diri dari pembantaian, Shuuji melihat Chise, meskipun sekarang dia memiliki sayap baja dan senjata besar di tempat lengan kanannya seharusnya berada. Bertentangan dengan keinginannya, dia telah berubah menjadi senjata cyborg terhebat, yang mampu meratakan seluruh kota.

Saat perang semakin dekat ke kampung halaman mereka, hubungan Chise dan Shuuji menjadi tegang karena perubahannya, dan mereka bertanya-tanya apakah dia masih manusia.