森沢リコ（Riko Morisawa）は所沢出身の少女で、友人マナと一緒に東京へ向かいます。池袋の街を歩いていると、リコはLittle Battlers eXperience（LBX）のおもちゃラインに関連するイベントを宣伝したビルボードを見る。マナが彼女にセットを買うよう促すが、リコは最初は躊躇します。しかし結局彼女は父親のために数個のLBXキットを購入します。冒険の途中で、彼女たちは珍しいLBXパーツを販売する隠れ店舗も発見します。
リコが「LBX Assassin」と記された箱を開けると、時間の裂け目が現れ、彼女は別世界の日本空へ引き込まれます。終端速度で落下しますが、LBX Assassinと同じ合金で作られたスリムなエクソスーツが彼女の周りに現れ、救います。着地した瞬間、世界を侵略する金属生物「ミメシス」に遭遇します。これらの敵から逃げる途中、リコはLBX装備を持った他の4人の少女に救助されます。彼女たちが自分の状況を知った後、グループはリコに「蒼空少女」というエリートスクワッドへの参加を招待します。
『蒼空少女戦記』の物語は、ユニットが試練に直面しながら、壊れない絆を築き、共に強くなる様子を追います。
