誠鷹高等学校に通う渡瀬青葉は、明るく友人思いな少年。夏休みも明け、久しぶりに登校した青葉は、友人とバスケットボールをしているところを謎のロボットに襲われる。それは、未来からやってきた人型戦闘機・ヴァリアンサーだった。友人を守るために一人逃げ惑う青葉。絶体絶命と思われたその時、もう一体のヴァリアンサーが出現。そのパイロットは、なんとクラスメイトの弓原雛だった！

雛とともに特異点に飛び込み、光に包まれた青葉。気付くとそこは、連合軍の試作ヴァリアンサー・ルクシオンの中だった。砲火が飛び交う周囲の状況が理解できない青葉を尻目に、ルクシオンはナイスカップリング反応を示す。その相手は、連合軍のもう1機の試作ヴァリアンサー・ブラディオンを駆るディオだった。ゾギリア軍の猛攻を打破するため、連合軍の新造艦・シグナスの艦長である倉光は、ディオに青葉とのカップリングを命令するが……！

自由条約連合と、新エネルギー大国・大ゾギリア共和国との世界大戦、そして連合が生み出したカップリングシステムについて、説明を受ける青葉。しかしなぜ時間を超えることができたのか、そして雛がどうなったのかは、やはり不明のまま。そんなとき、ゾギリア軍のエース・アルフリード率いる部隊が再び攻撃を仕掛けてきた。標的はルクシオンとブラディオン。出撃した青葉は、ディオとカップリングして反撃に転じるが、戦いの最中に思いがけない人物と出会い……。

自分を庇って深手を負ったリーたちと共にシグナスへ帰投した青葉は、ディオに激しく叱責される。そして何とか敵を退けたシグナスは、補給のため習志野基地へ入港した。そんな中、倉光の計らいで下船許可を得た青葉は、まゆかとともに生まれ育った町を訪れるが、自宅があった場所は更地になっていた。 失意の青葉は、高校があった場所へ向かうが…。

ゾギリア軍の航空艦に襲われていたディオの父・隼鷹貞道の船を救出した青葉とディオ。しかしディオと貞道の険悪な雰囲気に青葉は疑問を抱く。翌日、新兵訓練と称して荻坂に雑用をやらされていた青葉は、シグナスへの乗船を拒否されているディオの妹・フィオナを見つける。フィオナからディオの過去を聞かされた青葉は、彼女をディオに会わせるためにシグナスへと招き入れる。

機密事項のカップリングシステムが公になり、連合の議会は紛糾する。そこで連合本部は、民衆を味方につけるためにシステムのプロモーションビデオの制作を決定。カップリング機であるルクシオンに乗るのは当然青葉じゃないか、とヤールに言われ浮足立つ青葉だったが、撮影用パイロットは別に用意されていた。それは、カップラー養成機関でのディオの同期・フロムだった！