1943年 欧洲战场局势神秘莫测，卡特兰的异形军横行霸道，不可一世，令世界笼罩在恐怖与死亡的阴影中。关键时刻，一群少女挺身而出，与邪魔军团展开殊死较量。这些少女被称为“魔法少女（Witch）”，自远古时代她们便冲锋陷阵，凭借深藏体内的魔力与各种威胁人类存在的怪兽展开搏斗。在魔法少女组成的机械化航空步兵的阻击下，异形军最终败退，而这群女孩也功成身退，散落世界各地。美丽少女宫藤芳佳（福圆美里 配音）即是其中的一员，战后她返回故乡扶桑皇国，以成为优秀的医师作为奋斗目标。这一天，扶桑皇国海军学校一号生服部静夏（内田彩 配音）前来拜访，邀请芳佳前往欧洲的威尼西亚公国留学。
身怀绝技的美丽魔法少女们从四面八方再次云集，欢乐玩笑之际，却不知贼心不死的异形军正悄悄逼近……