故事发生在天保14年的江户。当时在老中?水野忠邦实施的财政紧缩政策之下的老百姓生活在极度困扃中。国内government的压迫，加上外国殖民者入侵的威胁，在江户的大街小巷中弥漫着一种不安的气氛。在不为世人所知的地下，存在着一个秘密的神社。这个神社表面上对外称是对外国传入的学术文化进行研究调查的『蛮社改所』，而实际上则是专门对付各国潜入日本的『妖夷』，并负责将他们秘密抹杀的government隐蔽机关。该组织的头目名为小笠原放三郎，是个醉心于“兰学”，并极力证明其实用性的学者。然而却不得不听从南町奉行?鸟居耀藏的差遣。小笠原虽然没有了得的身手，但却与有着能将汉字中蕴藏的不可思议力量“汉神”诱导而出并具现化的高超能力的“妖奇士”龙导往压等人承担着暗中保护江户的职责...
西历2071年，迷之机械细胞群突然开始了世界规模的人类讨伐作战计划。2074年，经过长期抗战之后，处于劣势的人类动用了最终破坏兵器，为了歼灭敌人，甚至不惜付出牺牲自己国家庞大国土的代价。于是主要大陆被分成了数块，南极大陆也消失了，地球上的50%以上的陆地被海水所淹没。大战经过了十年后…… 原本在大战中受伤而退伍不再当飞行员的冬后大佐，却突然接到了特殊命令。负责教育驾驶日本海军机密研发的、汇集了所有最新设计理念的新武器的飞行员们。令人惊讶的是，这三名飞行员候补生都是十几岁的女孩子。精英军人家庭中成长的一条瑛花也就算了，看着与战争看起来扯不上边的IQ200的天才少女园宫可怜、以及看起来唯一的优点就是有精神的少女樱野音羽这两个人，冬后哑口无言……在严酷的训练中，三人之间的羁绊也越来越深了。 被称为“SKY GIRLS”的少女们，背负着人类的未来和希望。现在正翱翔在这广阔的天空中！！
