《最终兵器少女》修次和千濑本来只是两名普通的中学生，虽然两人关系比较暧昧，但是由于他们都不善于谈恋爱，好不容易千濑大胆告白后两人尝试进行交往。原本，两人的青涩恋情应该正逐渐走上正轨时，意外却发生了。战争毫无声息的突然爆发，敌人的战机像下雨般空投炸弹。而这时，一个神秘物体却出现在天际，敌
人的战机被一架架的击落，一场危机暂时得到化解。而身临现场的修次，却清清楚楚的看到那击落敌机的神秘物体尽然是长着翅膀和巨大武器的千濑。原来，千濑是军方的秘密改造兵器，拥有不可思议的毁灭力量。千濑毫无保留地把这些秘密告诉了修次，修次面对这昔日的恋人，到底还是无法接受眼前的千濑。两人普通中学生的命运也因此而改变。