Мирное утро в обычной японской школе нарушает грохот. Огромный робот, вышедший из-под контроля, крушит всё на своём пути. Посреди паники и хаоса обычная старшеклассница Ао Гэннай получает таинственную посылку. Внутри оказывается миниатюрная девушка-андроид по имени Стилетто, которая представляется Фрейм Армс — живым оружием, способным к трансформации. Не успевает Ао опомниться, как Стилетто сливается с её телом, превращая школьную форму в боевую броню. Теперь Ао вынуждена сражаться с гигантскими монстрами, которых называют «Заражёнными», и выяснять, почему именно она была выбрана в качестве пилота. Вскоре выясняется, что она не единственная. В школе появляются другие девушки, получившие своих Фрейм Армс: спокойная и расчётливая Базилард, энергичная Гуррен и загадочная Архелин. Каждая из них обладает уникальным оружием и характером, но объединяет их одно — все они стали пешками в чужой игре.
По мере того как битвы становятся всё ожесточённее, а враги — сильнее, Ао начинает замечать странности. Её Фрейм Армс, Стилетто, ведёт себя не как бездушная машина, а проявляет эмоции и собственную волю. Между ними завязывается не просто связь пилота и оружия, а настоящее доверие и дружба. Но чем глубже они погружаются в тайну происхождения Заражённых, тем мрачнее становятся открытия. Оказывается, что за нападениями стоят не чудовища, а люди — корпорация, создавшая Фрейм Армс как экспериментальное оружие. Сами девушки-андроиды — это не просто боевые единицы, а бывшие люди, чьи сознания были перенесены в искусственные тела. И теперь Ао предстоит сделать невозможный выбор: продолжать уничтожать врагов, среди которых могут быть её знакомые, или найти способ остановить войну, не потеряв при этом своих новых друзей. Финальная битва разворачивается не на поле боя, а в головах самих героинь, где каждая должна решить, что для неё важнее — выполнение приказа или собственная человечность.
