西暦2356年。とにかく宇宙に行きたい少女・片瀬志麻（かたせしま）は、宇宙にうかぶ都市の機能をそなえた巨大なファウンデーション「ステルヴィア」にある宇宙学園に入学することになった。 両親と弟に見送られ、ステルビアへ向かう便に乗りこむ志麻。その機内で志麻は、活発な少女・アリサと出会い…。

宇宙学園の入学式を終えた志麻たち予科生。そして、プログラミング、柔道、金属学、そろばん、音楽といった講義を体験していく。そんな中、志麻とアリサは、やよいと晶（あきら）という女の子と友だちになるのだった。 　予科生たちは、いよいよレイラ先生による宇宙実習を受けることに。宇宙船のオーバビスマシン「ビアンカ」を初めて操縦することになり、緊張する志麻だったが…。

来週は中間試験。点数の悪かった者は補習を受けなくてはならないため、クラスの一同に緊張が走る。志麻が意外に勉強ができると知ったアリサは、自分たちの部屋で勉強会を開くことを提案する。志麻とアリサの部屋に集まった大、ピエール、ジョジョ、そして光太（こうた）。初めて光太と出会った志麻は、ちょっとドキドキするのだった。 いつの間にか宴会のようになってしまった勉強会。しかし、志麻と光太だけは勉強をつづけていた。ステルヴィアのメインサーバにアクセスしてみせる志麻。ところが、ちょっとしたはずみでステルヴィアのプログラムを書きかえてしまい…。

今日はレイラ先生による「ビアンカ」の訓練。プログラム技術は最高なのに操縦は苦手な志麻は、ビアンカを暴走させてしまい、レイラの操縦するビアンカとぶつかってしまう。 ステルヴィアの巨大な通信用レンズをひとりでみがくというバツを受けることになった志麻。ところが、モップの手元にあるボタンを押してしまったため、モップまで暴走、ふり回されることに。壁に激突した志麻は、そこで超優等生の町田初佳（まちだあやか）と出会う。初佳に「あなたに足りないのは実力だ」というきびしい言葉をあびせられた志麻は、落ちこんでしまうが…。

もうすぐ５つのファウンデーションがたがいの技量をきそい合う合同体育祭がはじまる。そのため、授業はとてもきびしい特別訓練がおこなわれ、予科生たちは悲鳴を上げる。 合同体育祭へのやる気をあまり見せない予科生たちにたいし、ビッグ４のひとり・ケントは、各競技の優勝者はグレート・ミッションへの参加もありえるということと、花形競技「アストロボウル」に予科生からひとり出場させるということをつげる。がぜん、やる気が出てきた予科生たち。そんな中、アリサや大たちは、成績優秀の志麻がなぜ操縦技術だけヘタなのかをしらべることにするが…。

いよいよ、合同体育祭のメインイベント、アストロボウルの１回戦が開始。ステルヴィア・チームはビジョン・チームと対戦することになった。初佳、ケント、ナジマ、笙人のビッグ４が攻撃し、志麻はゴールをまもるという作戦をとるステルヴィア・チーム。ところが、緊張しすぎてパニックになった志麻は、障害物にふれてしまい、開始30秒で退場になってしまう。 なんとか勝利をおさめるステルヴィア・チームだったが、足をひっぱった志麻はおちこんでいた。そんな志麻を、お好み焼き屋ではげますアリサややよいたち。そこへ、つぎの対戦相手であるオデッセイ・チームが入ってきて…。

実技テストで12位に入った志麻。そのことをアリサたちにほめられて、うれしくてしかたがない。プログラミングの授業もあいかわらずいい調子で、まさに絶好調の志麻だった。 そして、今回のビアンカの実習は、一対一で対戦する形式のもの。志麻はやよいと対戦することになる。優等生のやよいだったが、なぜかいつもとちがってかたい表情を見せていた。そして、なんとあっさりと志麻にやぶれてしまい…。

一番遠くにあるファウンデーション「ウルティマ」からやって来た転入生・風祭りんなは、成績優秀の天才少女。そのため、まだ12歳だが予科生になれたのだった。すべての授業で生徒たちを感心させるりんな。志麻は、そんなりんなとシミュレーション・ルームで対決することになる。勝負はりんなの完勝だったが、ふたりはすっかりなかよくなるのだった。 放課後になっても、ビアンカで自主練習にはげむ志麻。それを知ったりんなは、先生の許可を得ずにビアンカに乗りこみ…。

いよいよ超新星爆発の第二波が太陽系に近づいてきた。そして２日後は、グレート・ミッションの当日。志麻たちは、地球と月の軌道をおおっているバリアの内部に配置され、バリアの一部が突破された場合に対応することを命じられていた。光太とともにビアンカでの特訓を受ける志麻だったが、こわがってしまい、どうしてもうまくいかなくて…。

バリア前にむらがるケイティ部隊の後方に配置される志麻たちのビアンカ。そしてついに、セカンドウェーブがやって来た。全システムが正常に稼働し、セカンドウェーブによる衝撃をすべて吸収。グレートミッションは成功したと思われた。ところが、突然ステルヴィアに大きな衝撃が走る。いくつものいん石がバリアを突き破ってきたのだ。 いん石を次々と撃ち落とすケイティ部隊。光太もいん石をみごとにヒットしていたが、志麻はよけることでせいいっぱいだった。ところが、操縦不能におちいった一機のケイティにいん石が接近。それに気づいた志麻は、いん石とケイティの間に割って入り…。

ビアンカに乗り、圧縮した情報を視神経を通して脳に送り込むシステム・ＤＬＳの訓練を初めて受ける予科生たち。ところがあまりうまくいかず、体調をくずす者が続出する。そんな中、絶好調の志麻は、またしても難なく乗り切るのだった。 全校でトップ10に入った志麻は、学校中で「天才出現」とウワサされることに。それを聞いた初佳は、不機嫌そうな表情を見せる。そして初佳は、放課後に志麻を呼び出し…。

みんなで志麻の部屋に集まって、クリスマスパーティーとりんなのお別れ会を開くことになった。楽しそうに準備する一同だったが、初佳にケガをさせられそうになったことをまだ引きずっている志麻は、うかない表情。さらに志麻は、２年前にやよいが初佳から同じようなことをされていたことを聞かされる。 　ビッグ４のひとり・笙人から、初佳が退学になるかもしれないと告げられた志麻は、光太とともに初佳の部屋に向かうが…。

冬休み。志麻や光太たちは、地球に里帰りをすることになった。重力連絡船・フジヤマが地球に到着すると、地球圏を救ったふたりの英雄、志麻と光太をむかえるために、スペースポートにはおおぜいの取材陣ややじ馬がせいぞろいしていた。しかし、大さわぎになることを心配した宇宙局は、ふたりのために専用機を用意。志麻と光太は別の空港へと運ばれる。 　その後、むかえに来ていた光太の姉・陽子に連れられて、志麻は光太の実家である天文台へとまねかれるが…。

冬休みに地球に帰っていた志麻、光太たちだったが、とつぜん宇宙局かられんらくが入り、ステルヴィアにもどらなくてはならなくなった。どうやら、ウルティマになにか異変があったらしい。緊張感をもってステルヴィアに帰ってきた志麻。ところが、むかえにきたアリサはいつもどおり明るいし、ステルヴィアにはなにか特別なことがおきているような気配はなかった。すこしホッとする志麻。だが、光太は「戦争」を意識しているようで…。

未確認飛行物体の発見からすでに２か月。ステルヴィアではしだいに戦争への雰囲気がただよいはじめていた。 だが、志麻たち女子生徒も、ジョジョたち男子生徒も、恋の話題でもりあがり、まったく緊張感はない。 そんな中、志麻が光太を映画にさそうが、新システムのモニターをたのまれているという光太はことわるのだった。 アリサ、やよいといっしょに町へ出る志麻。だが、光太が蓮とふたりきりで喫茶店にいるのを目撃してしまい…。

ウルティマの人たちをむかえに行くことになった志麻たちは、貨物船「ガガーリン５」でステルヴィアを出発した。ところが、もうすぐとうちゃくするというところで、ウルティマから非常警報が。そしてウルティマの居住ブロックが分離、ガガーリンに接近してきた。ウルティマの住人を救助するガガーリン。志麻は、多くのケガ人の中からりんなを発見し、再会をはたすのだった。 すでに未確認飛行物体に占拠されたウルティマ。まだそこに残された人々を救出しようとする志麻たちだったが…。

ひどいダメージを受けたガガーリン５をはじめとする調査船団。総力戦を余儀なくされ、迅雷は生徒たちを出撃させることを決める。はじめて戦争を肌で感じ、緊張するケントたちビッグ４の面々。志麻は、光太とともに出撃するインフィのプログラミングを急いでいた。そして、強化ジェネレーターを積んだ輸送船でレイラと初佳が到着。いよいよ出撃の時間が迫り…。

「コズミック・フラクチャー（宇宙の裂け目）」が太陽系にせまっていることが判明。約60日後に到達するという。このコズミック・フラクチャーが太陽系にあたえる影響がどの程度か、あまりにも情報量が少なくてわからないため、インフィニティを使って調査をすることになった。インフィニティを操縦する光太は、サポート役に志麻を指名する。 さっそく光太とともにインフィニティに乗り込む志麻。ところが、新しいシステムにとまどってしまい…。

インフィニティによるデータ収集から帰還する光太と志麻。ところが、６時間泣きっぱなしだった志麻は、帰ってからも落ちこんだままだった。事情を聞こうとするアリサにも何も話そうとしない志麻。かつて志麻にきつい一言を発してしまった晶は、もしかして自分のせいかもしれないと考え、そのことをアリサに告白するが、それを聞いて怒ったアリサとケンカになってしまう。そして、なぐさめようとしたやよいも志麻につっぱねられ、志麻、アリサ、晶、やよいはそれぞれ険悪な雰囲気に…。

宇宙の裂け目「コズミックフラクチャー」を研究するため、りんなの父・保は今夜も帰宅できない。母のナターシャも帰りがおそいため、さびしさをおぼえたりんなは、志麻とアリサの部屋でひまつぶし。そんなアリサをかわいそうだと思ったナターシャは、今度の日曜日に友だちを家によんで、保もまじえてパーティーを開くことにする。それを聞き、りんなは大よろこび。　一方、保たち研究者は、コズミックフラクチャーが太陽系を消滅させる可能性があると判断していた。そんなことはまったく知らない志麻たちは、りんなの家のパーティーに参加していたが…。

あいかわらずぎこちない関係をつづける志麻と光太。なんとかしたいと考えたアリサやジョジョたちは、「仲直り大作戦」を実行にうつすことにする。まずは男性陣が、光太をジョジョの部屋によびだし、志麻との仲を問いつめようとするが…。 一方、保をはじめとする研究者たちは、コズミックフラクチャーを消し去る方法を見つけていた。だがそのためには、インフィニティの出動、つまり光太と志麻の力が必要だということで…。

ファイナルミッションまであと38日。だが、インフィニティのDLSのテストでは、志麻はいまだに光太についていけないままだった。テスト後、司令室にもどった光太は、織原たちに「DLSを僕ひとりで使えるようにできないか」と告げる。しかし「彼女には可能性がある」というヒュッターは、その意見に反対するのだった。 りんなややよいたちの協力のもと、シミュレーション室でDLSを再現して練習する志麻。そこへあらわれたヒュッターは、今度は「インフィニティを光太にまかせたらどうか」と志麻に告げる。そこへ、ＵＦＯが出現したという連絡が入り…。

インフィニティの同型機・アルキュオンに乗ってミッションに参加することになった志麻。ところが、シミュレーションでは失敗ばかりで、落ち込んでしまう。その直後、光太にはげましの言葉をかけられる志麻だったが、素直になれず、逃げ出してしまうのだった。 一方、アリサやりんなたちは、ミッションに向けてある計画を立てていたが…。

ジェネシスミッションのため、第５ファウンデーション・ビジョンへ向けて宇宙を進むステルヴィア。その中で志麻は、苦しみながらもシミュレーションにはげんでいた。 ビッグ４の面々に「機体の整備に行ってくる」と告げて席を立ったケントは、ステルヴィアに密航しているやよいやジョジョたちと会っていた。一方アリサとりんなは、志麻のもとへこっそり向かっていたが…

フラクチャーに向かっていく光太のインフィニティ、志麻のアルキュオン、そしてビッグ４たちの乗るケイティ部隊。だが、フラクチャーの最低点をマークすべく奮闘するケイティ部隊だったが、１機、また１機と超重力のえじきになっていく。やっとのことでアルキュオンのシステム調整を完了させた志麻は、最低点をロックオンして、光太に送るが…。