Das Mädchen Yoshika Miyafuji besitzt magische Heilkräfte und soll deswegen von Major Mio Sakamoto für die Einheit der Strike Witches rekrutiert werden, die gegen die außerirdischen Neuroi kämpfen. Yoshika lehnt ab, da sie gegen Krieg ist. Als sie einen Brief mit einem Bild von ihrem verstorbenen Vater und Mio erhält, willigt sie doch ein. Dann werden sie plötzlich angegriffen...

Das Schiff von Yoshika und Mio ist weiter unter Beschuss. Da die Verstärkung zu spät eintreffen wird, fasst sich Yoshika ein Herz, springt in die Striker Unit und unterstützt Mio im Kampf. Zusammen schaffen sie es, die Neuroi zurückzuhalten, bis die Verstärkung eintrifft. Durch den Anblick des Grabes ihres Vaters so stark berührt, entscheidet sich Yoshika eine Strike Wicht zu werden...

Yoshika beginnt ihre Ausbildung bei den Strike Witches. Sie wird als Sergeant eingestuft und mit Lynne Bishop, einem anderen Neuling, zusammengetan. Die beiden trainieren täglich gemeinsam. Lynne fühlt sich Yoshika unterlegen, weil sie ihre Fähigkeiten nur im Training und nie im Kampf einsetzen kann. Als der Feind unerwartet zuschlägt, tun sich die beiden zusammen und besiegen so die Neuroi.

Yoshika ist durch die aggressive Art von Lieutenant Barkhorn verunsichert. Yoshika erinnert sie an ihre kleine Schwester, die seit einem Neuroi Angriff traumatisiert ist und sie gibt sich selbst die Schuld dafür. Bei einem Angriff wird Barkhorn lebensgefährlich verletzt, doch nachdem Yoshika sie mit ihrer Magie rettet, besiegt sie die Angreifer und besucht zum ersten Mal wieder ihre Schwester.

Als Geschwindigkeits-Junkie ist es Shirleys Ziel, mit Schallgeschwindigkeit zu fliegen, weshalb sie in jeder freien Minute an ihrer Striker Unit tüftelt. Als Francesca ausversehen Shirleys Unit umwirft und sie zerfällt, baut sie sie heimlich wieder zusammen. Bei einem Angriff der Neuroi, mit einem ultraschnellen Schiff, schafft sie es endlich, mit MACH 1 zu fliegen und den Feind zu besiegen.

Da die Angriffe der Neuroi immer unberechenbarer werden, werden Yoshika und Eila der Nachtwache zugeteilt, die Sanya bisher immer allein geflogen ist. Eines Nachts tauch ein Neuroi auf, der Sanyas Gesang imitiert, was zu Verwirrungen führt, da ein Neuroi so etwas noch nie gemacht hat. Zusammen schaffen die drei den Gegner zu vernichten...