O animê conta a história de uma garota chamada Madoka. Essa vê sua vida mudar quando de repente é recrutada para pilotar um robô. Uma garota chamada Lan de outro mundo a chama e ela tem que proteger a sua cidade natal Kamogawa dos invasores do espaço. Outra garota chamada Muginami as ajuda nesta grande tarefa, mas tudo é muito incerto inclusive o motivo dos ataques ao seu mundo.