第1話【阿爾卑斯的魔法少女】，1945年秋天，扶桑的魔女宮藤芳佳來到赫爾維希亞。在第501統合戰鬥航空團再集結的期間，在醫學院進行短期留學。非常努力地學習的宮藤，忙到完全沒自己的時間。某日，認識了一位新的朋友，名叫阿爾特婭的少女，來到圖書館找到正在讀書的她。「芳佳小姐，您有客人喔」就這樣通知她的阿爾特婭背後站立的，是位宮藤非常熟悉的人…。

第2話【強襲魔女隊結成】，知道低地國的安特衛普有異變發生，而飛往現地的宮藤。在那她看到了巨大的涅洛伊，即將逼近城市！應該是恢復和平的土地，卻出現了涅洛伊，受到如此衝擊的宮藤，決定要守護百姓，執意一人面對迎戰。「不可以去啊！」面對周遭要塞和戰艦的攻擊依然前進的強力涅洛伊，到底她能不能打倒它呢！？

第3話【兩個人能做到的事】，新加入第501統合戰鬥航空團的服部靜夏。個性認真的她，卻一直緊張出差錯，弄到自己快沒自信了。而在內心支持她的人，就是站在旁邊讓她憧憬不已的宮藤芳佳。「我要和宮藤一起飛！從今以後也要一直和宮藤在501！」但是在莉涅和貝魯尼他們的訓練當中，宮藤的身體卻發生了意想不到的事。

第4話【200英里後的另一邊】，在涅洛伊沒出現，且安詳平靜的某日午後。格納庫內讀著新聞的夏莉，突然大叫「被打敗了！」。原來是夏莉所保持數年的摩托車最高速紀錄，被人超越了。想要再次刷新紀錄的夏莉，從車庫內把愛車拖引出來。「最高速的紀錄人一定是我」「我也來幫忙吧！」

第5話【尼德蘭的女王】，佩琳和宮藤們受尼德蘭女王邀請，前往她所居住的德哈爾城堡。在那佩琳一行人從女王那接受請求，要將夢幻的藍色鬱金香「尼德蘭女王」培育開花。由於花朵含蘊著女王的願望，佩琳直接回應「請務必讓我們來做！」。

第6話【復仇的獵犬】，為了搜查進軍柏林的路線，偵察任務派出巴克霍隆和哈特曼前往。南風作戰計畫重新開啟，而顯得有點興奮的巴克霍隆，不知在前面等待她們出現的是新型涅洛伊，進而雙方進入激戰狀態。

第7話【彈彈跳跳的】，為了找尋能讓宮藤恢復魔法力的藥草，莉涅起身往森林去。她在一個小祠洞內發現了一個箱子，並將它帶回，卻發現裡面放了個體型奇怪的土偶。結果好奇心甚強的魯基尼對這土偶充滿興趣，在它的胸部擦了擦，雙眼發出詭異的光線，發生了她意想不到的事。

第8話【濃霧之中】，巡邏任務中的桑妮亞和艾拉遭遇到的涅洛伊，從霧中竄出有著隱身的能力。因為這種涅洛伊，讓下一個戰略目標基爾軍港被濃霧給包圍住，造成奪回柏林作戰進展的障礙。桑妮亞對此事態提出使用自己的索敵能力來應戰，並找出涅洛伊的方案成立。「絕對會成功的，明娜中校」她和艾拉、宮藤、服部一起，往濃霧的方向前進…。

第9話【明娜的天空】，以基爾軍港為基地，開始進行柏林奪回作戰計畫。但卻察覺到佔領柏林上空有涅洛伊的巢穴《狼》，並有強大的火箭型涅洛伊攻擊前來。現階段的強襲魔女們還無法提出有效對策，去對付超高速飛行且超越音速的涅洛伊，明娜一行人因此失望落寞。這時，烏蘇拉出現了說「我帶來新設備了」。

第10話【靜夏 快回話】，終於開始了「柏林奪回作戰」。B17轟炸部隊和直接進攻《狼穴》的第501部隊，因B17轟炸機開始投下抗涅洛伊氣爆彈後，《狼穴》的雲層進而散開，終於出現了真身。「501部隊請準備下降！」因B17轟炸機的出擊，而讓宮藤一行人逼近《狼穴》的真身，但此時卻出現新型態的涅洛伊…！

第11話【通往柏林之路】，因魔法力耗盡的宮藤，被排除在柏林奪回作戰外。另一方面，巴頓親自指揮超戰車軍團，開始進攻柏林，第501部隊也從空中展開護衛。當他們抵達柏林前，涅洛伊軍團也激烈應戰，雙方進入總決戰時，跟著巴頓他們部隊的還有一位少女。「受傷的人，在哪裡呢！？」

第12話【即便如此我也想去守護】，和涅洛伊軍團的大混戰中，與第501部隊被分開而單獨作戰的宮藤和巴頓將軍們。在面臨涅洛伊攻擊猛烈下，即將陷入絕望的宮藤一行人，但宮藤她卻不想要就此放棄。「我要守護這繼續戰鬥下去！」「只有一個人？會死的啊」「即便如此…我也想去守護！」在這激烈的最終決戰中，宮藤他們的命運，還有第501部隊和涅洛伊戰鬥終究會是如何呢！