No futuro, a Terra está sob ataque de alienígenas gigantescos. Noriko Takaya, filha de um famoso capitão na batalha contra os alienígenas, alista-se no exército para combater os alienígenas, mas deve lutar com suas memórias, as pressões do treinamento, o ridículo de seus colegas de classe e ela mesma para se preparar para ser um piloto mecánico. Ela acaba se associando com seu rival/idol, e recebe o controle de um dos dois mechs Gunbuster, a arma mais poderosa da Terra para combater os alienígenas. Com o destino da Terra em suas mãos, Noriko voa para encontrar seu destino.