Para siswa di Akademi IS dilatih untuk menjadi pilot sistem persenjataan Infinite Stratos (IS). Dan Orimura Ichika adalah satu-satunya siswa laki-laki di antara siswa perempuan di akademi yang mampu mengemudikan IS.
Sangat mengecewakan bagi lima gadis – ojou-sama Cecilia Alcott, Charlotte Dunois yang sporty, Huang LingYin yang feminin, Laura Bodewig yang tenang, dan Shinonono Houki yang tsundere – yang sudah naksir Ichika, muncul saingan-saingan lain…
Seperti ketua OSIS Sarashiki Tatenashi yang nakal dan cukup lugas, yang memaksa Ichika untuk mengikuti “latihan” tambahan, untuk meningkatkan kemampuannya dalam bertarung. Atau adik perempuan yang sebelumnya tidak dikenal, Orimura Madoka, yang bergabung dengan beberapa pasukan musuh, terkait dengan pencurian unit ISIS di seluruh dunia. Atau adik perempuan Tatenashi yang pemalu, Sarashiki Kanzashi, yang diminta untuk bekerja sama dengan Ichika untuk pertandingan tag yang akan datang.
