1943年，欧洲战场局势扑朔迷离，卡特兰的异形军肆意横行、嚣张跋扈，让整个世界都被恐怖和死亡的阴霾所笼罩。危难关头，一群少女勇敢站了出来，与这邪恶的军团展开了生死搏斗。这些少女被称作“魔法少女（Witch）”，从远古时期起，她们就一直冲锋在前，依靠体内深藏的魔力与各种威胁人类生存的怪兽战斗。在魔法少女组成的机械化航空步兵的顽强阻击下，异形军最终败退，而这群女孩也在立下战功后各自分散到了世界各地。美丽少女宫藤芳佳（福圆美里 配音）就是其中一员，战后她回到故乡扶桑皇国，将成为一名优秀的医师作为自己的奋斗目标。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聚集在一起，在欢声笑语中，却没意识到贼心不死的异形军正悄然靠近……