聖鳳学園ガンプラバトル部の部長、ホシノ・フミナは焦っていた。フミナ１人だけになったバトル部は、３人１チームで戦う全国ガンプラバトル選手権・中高生の部 のエントリーすらままならない。そんなフミナの前に転入生が現れる。転入生の名はカミキ・セカイ、次元覇王流拳法の使い手だ。早速、彼をバトル部に勧誘するフミナ。セカイは部室で偶然、見つけたドムを操作しガンプラバトルの魅力に惹かれていく。そこに、フミナを勧誘しようとしてるプラモデル部、部長のミヤガ・ダイキが現れバトルを申し入れてくる。初めてながらも、次元覇王流拳法を駆使しミヤガ機を撃破するセカイ。その時、フミナの幼なじみであり若き天才ビルダー、コウサカ・ユウマがライトニングガンダムで乱入してきた！

聖鳳学園に転入したセカイは、同じクラスにユウマの姿を見つけ彼をバトルに誘うが、けんもほろろに断られる。そんな中、バトル部は学園生徒会からプラモ部との統合を勧告される。バトル部を存続させるためには、プラモ部とバトルし勝利しなければならない。その対戦メンバーの中にはユウマの姿もあった。３対２という不利な状況でのバトルを余儀無くされるバトル部だが、フミナの作戦で善戦。業を煮やしたミヤガは巨大モビルアーマー、アグリッサを出撃させフミナをついに追い詰める。事前に決めたルールを無視してまで勝とうとする部長を良しとしないユウマはセカイと連携しミヤガのアグリッサを撃破。かくして、ユウマの加入によりチームトライファイターズが結成された！

困難と思われていたガンプラバトル部への移籍もあっさりと終わり、拍子抜けしながらも晴れてバトル部部員となったユウマ。彼の入部によりガンプラバトル選手権の出場資格を得たフミナは早速、顧問に頼み念願のエントリーを済ませる。大会の地区予選まで時間が無い中、バトルの練習に勤しむセカイ達。そこにバトル部の顧問が練習試合の話を持ってくる。対戦相手は聖オデッサ女子学園のチーム、北宋の壺。昨年の地区予選大会ベスト４に名を連ねる強豪だ。そのチームリーダーのサザキ・カオルコはギャンタイプのモビルスーツを好んで使う事から「ギャン子」と呼ばれていた。大勢のギャラリーが見守る中、ついにトライファイターズ初のチーム戦が開始される！

ギャン子との練習試合で初勝利を納め、一ヶ月後に迫った地区予選大会に向け猛練習をするトライファイターズ。そんな中、大会用のモビルスーツ製作に悩むフミナはラルさんに相談し、ラルさんの提案でセカイと一緒にＧミューズに行く事に…。ガンプラ選びに夢中なフミナを尻目に、手持ち無沙汰なセカイは店員の勧めで初めてのガンプラ、武者號斗丸を作り子供たちを相手にバトルをしていた。そんなセカイに、フミナが合流したとき大阪の屈指の中学生ビルダー、サカイ・ミナトが現れる。ミナトは瞬く間に、荒鬼頑駄無を組み上げセカイとバトルを開始する。ＳＤの機体特性を熟知しているミナトにセカイは苦戦を強いられ、ついには敗れてしまう。しかし、その戦いを通してセカイとフミナは大会に向けての大きなヒントを掴むのであった。

サカイ・ミナトとのバトルを通し自分のやるべきことを見つけたセカイとフミナは早速、選手権に向け行動を開始する。一方、ユウマもフミナとの約束を果たすべく、ライトニングガンダムのパワーアップ装備の制作を進めていた。同じく選手権地区予選大会に向け着々と準備を整えていくライバルたち。そうして、それぞれの想いを胸に全国ガンプラバトル選手権中高生の部、西東京大会の開催日がやってくる。当日、ギリギリながらもウイニングガンダムを完成させたフミナを始め、セカイとユウマもこの日のために準備を整えてきていた……。トライファイターズの初戦は抽選の結果、初日、第３試合に決まる。今までの成果の全てを発揮すべく、トライファイターズの全国大会への挑戦がついに始まる！

選手権地区予選の第１回戦を見事に勝利し、ささやかな祝杯をあげるトライファイターズ。そんな喜びもつかの間、第２回戦の対戦相手が決定する。相手は優勝候補の一角にも名を連ねる強豪校、成練高専だ。どんな戦術を駆使してもことごとく相手の先手を読み敗北に追い込む……その様子から成練は戦場を支配しているともさえ言われていた。大会前日の夜、フミナから部室に呼び出しを受けたセカイとユウマはそこで、切り札ともなるウイニングガンダムの隠された機能を見ることになる……。万全の体勢で第２回戦に望むトライファイターズだが、成練高専のＥｚ−ＳＲの３機は相手の機体特性はおろか、ファイターの性格までもを把握した上で、トライファイターズの弱みを的確に突いて来るのであった！

強豪、成練高専に勝利し勢いに乗るトライファイターズは続く３回戦も対戦相手の自滅も手伝い快勝！　運も味方に付け準々決勝へと駒を進める。次の対戦相手の視察の為、次の試合を見学するフミナたち。勝ち上がったのは、素組みのガンプラながらも持ち前の操縦技術で上位入賞の常連チームを敗った常冬中学だった。試合後、常冬中学のチームメイトたちから、難病と闘うチームリーダー、イズナ・シモンの弟、マモルの為に勝ちを譲って欲しいと嘆願される。突然の嘆願に困惑しながらも自らの戦う意味を問い思い悩むフミナたち。セカイは一人その真相と自分の覚悟を確かめる為、シモンの弟が入院している病院へと向かう…。そこで、セカイはガンプラを作ったマモルと対戦相手のシモンに対し正々堂々と宣戦布告をするのであった！

ついにベスト４の準決勝まで昇り詰めたトライファイターズは組み合わせ抽選会で水竜学園と、ギャン子の聖オデッサ女子学園は昨年の優勝チーム、宮里学院と当たることになった。昨年の優勝校と戦うプレッシャーからか、戦う前からセカイに弱音を吐くギャン子。フミナの気遣いで、ファストフード店でセカイと２人きりになるギャン子だったが、それはセカイの同情を引きデートの約束をするための作戦だった。しおらしく振る舞うもののセカイにそのことがバレて失敗に終わるギャン子。そこに偶然、居合わせた宮里学院のサカシタ・ヨミとスガ・アキラと出会いセカイはスガに宣言される「次元覇王流拳法は俺には通じんぞ」と。別れ際、ギャン子と「決勝戦で会おう！」と約束を交わしセカイは準決勝に挑む――！

トライファイターズの決勝戦の相手は昨年の地区予選優勝校、宮里学院のチーム、Ｇマスターに決まった。それぞれの決意と思いを秘めて決勝戦へと挑む両チーム。決勝戦のフィールドは宇宙要塞ソロモン。要塞宙域で心形流、サカイ・ミナト作の百万式を操作するスドウとユウマのライトニングガンダムが戦いの火蓋を切った頃、セカイとフミナも要塞内で先回りして待ち構えていたスガたちと邂逅し戦闘を開始する。拮抗した戦いが続く中、要塞内から出てくるセカイとフミナをハイメガ粒子砲で狙い撃とうとするスドウを阻止し相打ちを果たすユウマ。ボロボロに傷つきながらも、勝利をあきらめないセカイとスガは最後の死力をつくし激突する。フミナとユウマの想いと共にセカイがビルドバーニングガンダムと一体化したとき、紅蓮の炎が燃え上がる！

全日本ガンプラ選手権西東京予選大会を制したトライファイターズ。アシムレイトのダメージも回復し、セカイはまだ見ぬ強敵が集う全国大会に思いを馳せる。そんな中、ファッションモデルを務めるセカイの姉、カミキ・ミライは、ガンプラとファッションの融合を目指して企画された「東京ガンプラコレクション」通称「ガン・コレ」の目玉企画、モデルプロダクション対抗ガンプラ・ラリーに成り行きで参加することに……。セカイやユウマの協力を得て無事にママッガイを作り上げるミライ。「ガン・コレ」開催日、華やかなファッションショーのパートも終わり、ミライの陣中見舞いに行くセカイたち。そこで、人気ロックグループ『三代目スゴック』リーダーのＴＡＫＵが現れ、何故かセカイの仕切りでミライはＴＡＫＵとデートを賭けた勝負をすることになる。

期末テストも終わり、夏休み中に開催される全国大会に向け強化合宿をすることになったトライファイターズ。ラルさんの粋なはからいで、全国大会の常連チーム達が集う業界最高峰のバトル環境が整っている施設、ニールセン・ラボへとやって来る。そこで、セカイ達はバトル装置で模擬戦をしていた鹿児島 代表、我梅学園のチーム、ホワイトウルフと成り行きで練習試合の約束をすることに……。しかし、セカイが原因でトライファイターズが約束の時間に遅刻している間にホワイトウルフのメンバーはたった一機のガンプラによって全滅させられていた。そのガンプラの姿を見たユウマはいきなり乱入し、バトルを挑む。突然のユウマの行動に困惑するフミナ達だが、そのガンプラこそ、ユウマが２年前バトルから遠退くキッカケとなったガンプラであった。

ガンプラ学園のアドウ・サガが操るガンダム・ジ・エンドに完膚無きまでに叩きのめされたトライファイターズ。その圧倒的な実力差を見せつけられたユウマはショックを隠しきれないまま、セカイ達を残しその場を立ち去ってしまう。心配したフミナはアシムレイトの反動で倒れたセカイをラルさんに任せ、ユウマを捜すことに……。ふさぎ込んでいたユウマの前に現れたのは、メイジン・カワグチであった。問答無用にその場からサイドカーでメイジンに連れ去られるユウマを発見するフミナだったが、そんな彼女の前にもレディ・カワグチが現れ忠告をする「ガンプラビルダー、ファイターとして、今のあなたには決定的に足りないものがある」と……。失われた自信を取り戻すため、足りないモノを気づかせるため、二人のカワグチはユウマとフミナにバトルを挑む！

アドウとのバトルのダメージから回復したセカイは、ビルドバーニングガンダムの修復をするためラボの工作室へと向かい謎の少女と出会う。少女のアドバイスを受けビルドバーニングガンダムの修復を終えたセカイは、翌日、特訓のためラルさんとラボのバトルルームへと赴く。そこで、神奈川代表、本牧学園のカリマ・ケイが現れセカイに練習試合を申し入れる。その目的がガンプラ学園の実力を知るためだと知ったセカイは憤りを隠せずにいた。そこに、ガンプラ学園のエース、キジマ・ウィルフリッドと鹿児島代表の我梅学園までもが割って入り、収拾がつかない状況に……。その時、突如バトル装置のシステムが立ち上がり、メイジン・カワグチが現れる。かくして、メイジンの仕切りで各校代表によるバトルロワイヤルの幕が切って落とされた。

メイジンの仕切りによる各校代表のバトルロワイヤルを経て、互いをライバルとして認め合ったカミキ・セカイとキジマ・ウィルフリッドは全国大会で再び対戦する事を約束する。コウサカ・ユウマもまた、アドウ・サガにリベンジを宣言し全国大会への決意を新たにしていた。一方、会場の不備で順延し地区予選の最後となった大阪予選を制したのは、サカイ・ミナトが所属する天大寺学園、ビルドバスターズであった。全国大会を１０日後に控え参加校の強豪が着々と準備を進める中、フミナたちも、打倒ガンプラ学園を掲げニールセン・ラボでの経験を元に自分たちのガンプラに足りない部分を補完し、パワーアップするための改修に着手する。大会の開催が迫る中、ギャン子たちの協力もあり、ついにトライファイターズの新たな機体が完成するのであった。

かつて、ガンプラバトル世界選手権が行われていたＰＰＳＥスタジアム。７年前のプラフスキー粒子の暴走事件により、損壊したスタジアムは取り壊され、今では歴代チャンピオンたちの名を刻んだ碑が設置されている。その跡地の隣に新たに建設されたヤジマスタジアムで、全日本ガンプラバトル選手権大会が開催されようとしていた。全国予選を勝ち抜いてきた各都道府県の強豪たちが集う中、セカイはガンプラ学園のキジマ・ウィルフリッドと再会しエールを送る。一方、ユウマもサカイ・ミナトが大阪代表として、この大会に出場している事を知る。翌日、開会式後の組み合わせ抽選の結果、フミナたちのトライファイターズは大会 第１試合に決定し、早速バトルをすることに。対戦相手は昨年全国大会ベスト８のチーム、南北海道代表、オホーツク学園であった！

大阪代表、天大寺学園のサカイ・ミナトたちは異色のガンプラ、トライオン３を操りその圧倒的なパワーで大会一回戦を難なく突破する。セカイたちがニールセン・ラボで出会った鹿児島代表の我梅学院、新潟代表の統立学園などのライバルたちも順調に一回戦を突破していた。大会も二回戦目に入り、ついにシード校であるガンプラ学園もバトルに参戦。ガンプラ学園３人目のファイターは、セカイにビルドバーニングの改修を指南していた少女、キジマ・シアであった。会場の注目を集める中、神奈川代表、本牧学園とのバトルに挑むガンプラ学園であったが、チームリーダーのキジマ・ウィルフリッドがギリギリまでガンプラの完成を遅らせたペナルティとしてシアに単機での出撃を指示する。シアはＧ−ポータントを操作し１人で本牧学園と対峙するのであった。

トライファイターズの大会二回戦目の対戦相手は新潟代表、統立学園、チーム、ＳＤ−Ｒ。ＳＤガンダムを駆使し、相手の情報を分析し尽くした緻密な戦術と三兄弟の巧みな連携で大会を勝ち抜いてきた強敵だ。ライバル達が見守る中、ついにバトルが開始される。対戦相手の攻撃を警戒しつつ、巨大な亡霊城の中を探索するトライファイターズ。しかし、ユウマの意外な弱点により敵の作戦にハマったトライファイターズはチームを分断されてしまう。セカイ達と合流するため地下へと向かうフミナだが、仕掛けられていた時限爆弾のトラップで通路に閉じ込められる。一方、地下に落とされたセカイ達は、プラフスキー粒子を吸収する敵のアブソーブ・システムにより機体の自由を奪われ窮地に立たされていた。

シキ・トシヤのガンプラ学園への復讐心で造られたスナイバル・ドラゴ・ギラは、アブソーブ・システムでセカイ達から奪った粒子を使った火力と巧みな戦術でトライファイターズを窮地に追い込んでいた。敵の猛攻に耐えながらも、セカイが作ったチャンスを活かし亡霊城からの脱出を果たしたトライファイターズは反撃を開始する。戦いの中、ガンプラ学園への 恨みでバトルをするトシヤの心を感じ取ったセカイは、恨みを断ち切るため渾身の力を振り絞りバーニングバーストを発動させた一撃を放つ。辛くも第２回戦を勝利したトライファイターズだったが、各機体に受けたダメージは大きく、イオリ・セイが造ったトライバーニングの完全な修復は不可能と思われていた。そんな時、ユウマの元に姉のチナから連絡が入る。

姉のチナからビルドバーニングの予備パーツを受け取ったユウマは宿舎に戻る途中、不良たちに絡まれてしまう。自分の身をていして、パーツを守るユウマのもとにセカイ達が駆け付け事なきを得る。メイジン・カワグチはその様子を木の陰で窺っている人物に出てくるよう促す。そこから現れたのは、かつて、セカイやミライと共に次元覇王流拳法を学んでいた兄弟子のイノセ・ジュンヤであった。予期せぬ突然の再会に動揺を隠せないセカイは、あの優しかったジュンヤがなぜ卑劣な妨害行為をしてくるのか理解できないでいた……。後にミライから、次の準々決勝の対戦相手、宮城県代表、天山学園の補欠メンバーとしてジュンヤが登録されている事を知る。セカイは、ジュンヤの真意を確かめるため自分の想いを拳に宿し準々決勝の戦いに挑むのであった。

全日本ガンプラバトル選手権、準々決勝……同じ次元覇王流拳法を使うカミキ・セカイとイノセ・ジュンヤの同門対決は熾烈を極めていた。戦況を打開するためセカイはバーニング・バーストを発動させるが、ジュンヤも同様にバーニング・バーストを発動させ、セカイが編み出したガンプラのオリジナル技でさえもことごとく打ち破っていく。究極の強さに取り憑かれ、己の欲望を満たすために強さの極致を目指すジュンヤと対戦相手に向き合い、純粋、ひたむきに強さを極めようとするセカイ。相反する二人は互いの信念と想いを拳に宿し激突する。しかし、経験の差とジュンヤの卑怯な攻撃でピンチに追い込まれてゆくセカイ。アシムレイトの反動による激痛で薄れゆく意識の中、セカイは不思議な輝きに導かれる。

全日本ガンプラバトル選手権大会のベスト４メンバーが出そろい、準決勝の対戦相手を決める組み合わせ抽選会が行われる。第一試合は、キジマ・ウィルフリッド率いる静岡県代表、私立ガンプラ学園とヨーロッパ・ジュニア・チャンピオンの肩書きを持つルーカス・ネメシスが所属する徳島代表、グラナダ学園が対戦。第二試合はカミキ・セカイたち西東京代表、聖鳳学園中等部とサカイ・ミナトがいる大阪代表、天大寺学園に決まった。試合前からセカイをめぐり互いに火花を散らし合う各チームのメンバーたち。かくして浮遊大陸が浮かぶバトルステージで、私立ガンプラ学園とグラナダ学園の第一試合の幕が切って落とされる。ルーカスはクロスボーンガンダムＸ１フルクロスを操作し、ガンプラ学園を相手に１対３のバトルを挑むのであった。

全日本ガンプラバトル選手権準決勝第一試合は激闘の末、僅差で私立ガンプラ学園に勝利の女神が微笑む。敗れたルーカス・ネメシスはセカイに決勝戦で戦えなかった事を謝罪し、「一足先に待っているよ…」とまるで世界の舞台で再会することを予見した様なエールを送り去って行く。一方、ユウマとフミナたちの前にも天大寺学園のサカイ・ミナトが現れ宣戦をしてくる。一方的にユウマを目の敵にするミナトの行為が解せないフミナはその理由を問う。それをキッカケに今まで溜めていたユウマへの想いを一気にぶつけるミナト。ミナトの想いを受け止めたユウマは心から謝罪し自分の決意をミナトに伝えるのであった。決意も新たに勝利を目指 すトライファイターズとビルドバスターズ両チームの準決勝第二試合の火蓋が切って落とされる。

全日本ガンプラバトル選手権全国大会、中高生の部決勝戦に進出したのは、サカイ・ミナトのチーム、ビルドバスターズを辛くも破ったトライファイターズと、私立ガンプラ学園のソレスタルスフィアであった。２日後に行われる決勝戦に向けて、準決勝でダメージを受けた各機体の修復を始める両チーム。そんな中、ラルさんの提案でブリーフィングをする事になったトライファイターズ。大会第二回戦で対戦した新潟代表の統立学園から、ガンプラ学園の戦いぶりなどを記録した詳細なデータが送られてきたのだ。それを見たユウマは機体の修復を進めながらも思い悩む……このまま、修復を進めたとしてもガンプラ学園との実力差は埋まらない……そう確信したユウマは意を決して決勝までの時間がない中、全機体のフル改装を決意する。

ついに始まった全日本ガンプラバトル選手権全国大会決勝戦。先行したトライファイターズはスペースコロニー内部での戦いを選択し、セカイとフミナ、ユウマの二手に分かれ、ガンプラ学園を迎撃する準備を整える。静かな出だしとなった決勝を固唾を飲んで見守る観客たち——その静寂を破ったのは、キジマのトランジェントガンダムであった。セカイたちの作戦を読み、牽制のための威嚇攻撃を仕掛けてきたのだ。ほぼ時を同じくして、ユウマもシアとアドウを相手に戦闘を開始する。一進一退の死闘と言うに相応しい激しい攻防が続く中、ユウマとフミナが、ガンプラ学園のアドウとシアと相撃ちし倒れていく——。残されたセカイとキジマはボロボロになりながらも、互いに死力を尽くし戦うが、ついには時間切れとなり、大会初の延長戦へともつれ込む。

全日本ガンプラバトル選手権全国大会決勝戦は、トライファイターズの優勝で幕を下ろした。決勝戦後、セカイは突然修行の旅に出てしまう……。それから数日後、ガンプラビルダーズ・コンテスト『メイジン杯』が開催される。ガンプラ・ビルダーとして、ミナトとの決着をつけるため、ラルさんとともに会場に現れたユウマはフミナと合流する。そこには、かつて地区予選大会や全国大会で戦ってきたライバルたちも集まっていた。メイジン杯の表彰式が始まり、オープン・コースを制したのはユウマの作品であった。ユウマの授賞を喜ぶフミナの元に、修行の旅に出ていたセカイも戻ってくる。一方、審査結果に納得のいかないミナトはメイジンに異議を唱える。それを受け、メイジンは２人に決着をつけさせるため、ガンプラバトルのシステム装置を起動させるのであった。