Noriko Takaya, filha de um herói espacial, entra na escola de treinamento de pilotos para combater uma raça alienígena que ameaça a humanidade. Inicialmente sem habilidades, ela encontra apoio em sua senpai, Kazumi Amano, e no rígido treinador, Coach Ohta, que vê potencial nela.

Noriko luta para acompanhar suas colegas de classe mais talentosas e enfrenta desafios emocionais e físicos. Ela começa a treinar intensivamente com Kazumi, e ambas são escolhidas para uma missão espacial crucial, onde a amizade e a determinação são postas à prova.

Noriko e Kazumi embarcam em sua primeira missão espacial. Elas enfrentam ataques alienígenas e dificuldades técnicas, mas Noriko prova seu valor ao salvar a missão. A vitória é amarga, pois revela a imensidão da ameaça alienígena.

Noriko e Kazumi retornam à Terra para um breve descanso, mas descobrem que devido à dilatação do tempo, muitos anos se passaram. Lidando com a diferença temporal, elas se preparam para uma missão final para salvar a humanidade, pilotando o robô gigante Gunbuster.

Noriko e Kazumi enfrentam um dilema emocional ao perceberem que as pessoas que conheciam envelheceram ou morreram. Elas se preparam para um confronto final contra a raça alienígena, com o destino da Terra em suas mãos.

Na batalha final, Noriko e Kazumi usam todo o poder do Gunbuster para enfrentar a ameaça alienígena. A batalha épica põe à prova sua coragem, amizade e sacrifício, culminando em um desfecho emocionante que define o futuro da humanidade.