En el futuro, la Tierra está bajo ataque por gigantescos alienígenas. Noriko Takaya, hija de un famoso capitán en la batalla contra los alienígenas, se alista en el ejército para combatir a los aliens, pero debe luchar con sus recuerdos, las presiones del entrenamiento, las burlas de sus compañeros de clase y consigo misma para prepararse para ser piloto de mechas.
Finalmente, es emparejada con su rival/ídolo y se le otorga el control de uno de los dos mechas Gunbuster, el arma más poderosa de la Tierra para combatir a los alienígenas. Con el destino de la Tierra en sus manos, Noriko despega para encontrarse con su destino...