西暦2014年、地球と火星の戦争から15年後。火星の皇女アセイラム姫は和平を望み、地球で親善パレードを行う。姫の無事を願う地球から来た少年スレイン。一方、地球では、高校生の伊奈帆たちは戦闘用ロボット・カタフラクトの操縦訓練を受けていた。
地球に降下した火星騎士の揚陸城は、地球を侵略するべくカタフラクトによる攻撃を開始した。反撃を開始する地球連合軍。激戦が繰り広げられる一方で、伊奈帆は不思議な少女と遭遇する。
火星騎士は作戦を完璧にするため、伊奈帆たちを執拗に追跡する。伊奈帆はそんな火星騎士の戦い方に疑問を抱く。鞠戸たちの支援を受け、反撃を開始する伊奈帆。一方で、真実を知らないスレインは、 火星騎士の援護を命令され出撃していた。
事件に疑問を抱くスレイン。しかし周りに味方はなく、誰が敵か分からない。一方、伊奈帆はセラムから秘密の願いを託される。しかし、正体を隠しているライエは、心穏やかではなかった。
火星を支配するレイレガリア皇帝は、地球での調査活動を命令する。スレインはこの機に、火星皇帝に謁見するべく奔走する。一方、伊奈帆たちの強襲艦は、地球連合本部を目指して航海していた。
ヘブンズフォールで大きな被害を受けた種子島に、かつての戦闘の痕跡は残されていなかった。そこを訪れる鞠戸に、激戦の記憶が 蘇る。しかし容赦なく迫り来る女火星騎士のカタフラクト。一方、 無断で行動をとったスレインは一人で暴走する。
火星騎士のカタフラクトに苦戦する伊奈帆たち。そこに謎の戦闘機が現れて参戦する。一方、ダルザナ達は、ダメージを受けた強襲艦をドックに隠すが、そこで謎の戦闘メカを発見する。
何かを知っているはずだと尋問を受けるスレイン。事実を語らず隠し通すスレインは、かつてのアセイラム姫との日々を思い返す。 一方、ザーツバルム伯爵には、何やら思惑があった。
戦闘シミュレーターでカタフラクトの操縦訓練を受ける韻子たち。その中でライエは、火星騎士への怒り、憎しみ、恐れ、そして自分 の境遇を思い返す。同じくシミュレーターで過去の戦闘を再現する耶賀頼と鞠戸。種子島での真実が明かされる。
伊奈帆に今までのお礼を言って別れるセラム。その一方で、スレインもザーツバルム伯爵の真意を知る。ダルザナ艦長に、鞠戸のカルテを渡す耶賀頼。それぞれの想いがそれぞれに動き始める。
襲撃を開始するザーツバルム伯爵。極寒の地で迎え撃つ連合軍。伊奈帆たちは、反撃するべく作戦を講ずる。激戦の中、一人奔走するスレインはデューカリオンにたどり着く。
作戦を決行する伊奈帆たちは、ザーツバルム伯爵のカタフラクトと遭遇する。アセイラム姫の影を追っていたスレインは、思わぬ事態に出くわす。雪原に繰り広げられる激戦は、熾烈を極めて――
アルドノア・ゼロ第１クール総集編
西暦2016年、アセイラム姫暗殺事件から約1年半後。地球生まれでありながら火星騎士の地位を得たスレインは、専属の部下を従えて、地球軍との戦闘に参加していた。一方、新たな戦地へ赴くべく、修理を終えるデューカリオン。そこに続々と、かつてのクルーたちが戻って来る。
ヴァース帝国地球圏前線要塞にて、スレインは群体カタフラクト・ステイギス部隊を従えて、マリネロス島の基地へ向かう。一方デューカリオンは、地球連合軍トライデント基地に到着するが、アルドノアを搭載した部隊を良く思わない兵士もいた。
マリネロス島に集結した火星騎士たち。スレインも戦闘に参戦しようとするが、仲間であるはずの火星騎士たちから、地球生まれである事を蔑まれる。一方、トライデント基地で決戦に備えるデューカリオンのクルーたち。スレインの駆るタルシスの存在を知り、その能力に警戒する。
界塚ユキと共に任務についている鞠戸大尉のもとに、新たな作戦の命令が下る。デューカリオンとは別の部隊に配属されたユキの立場を憂慮する耶賀頼。一方、地球生まれのスレインの台頭に反感を持つ火星騎士たちは、より力を得るべく更なる地球侵攻を計略する。
スレインの行動に苛立ったマリルシャン伯爵は、バルークルス伯爵と共に新たな策略を講じる。一方、火星騎士を前にして冷静さを失うライエと、その真意を推測する伊奈帆。その頃、スレインは、エデルリッゾに鳥の話をしていた。
思わぬ事態に戸惑うレムリナ姫だが、それを反対に利用すると言うスレイン。しかしその胸の内は、次第に追い詰められていた。一方、強敵と戦う地球連合軍の中隊に合流するデューカリオンチーム。最前線で伊奈帆はカタフラクトを降りる。
アセイラム姫の新たな宣言の元、志新たに集結する火星騎士たち。スレインは、反目する勢力への牽制も含めて新たな作戦を実行する。一方、連合軍上層部に召喚されたマグバレッジ艦長は、デューカリオンに対する評価を悟る。そして、新たな作戦を命じられる。
火星騎士の進撃に翻弄される地球連合軍。伊奈帆とデューカリオンも参戦するが、思わぬ攻撃に苦戦を強いられる。一方、スレインはエデルリッゾにその胸の内を語る。アセイラム姫殿下に謁見を願う火星騎士には別の目論みがあった。
地球連合軍総司令部からの命令により、強襲作戦に参加するデューカリオンのクルー。火星騎士と戦うための作戦を練る。一方、スレインは志を新たにし、勢力を広げるべく地上の侵攻を進める。しかし、その真意を疑う者がいた。
デューカリオンに新たな命令が下るが、マグバレッジ艦長はその裏で動いている作戦に気付いていた。伊奈帆は、アセイラム姫を守るために行動を開始する。一方、スレインはレムリナ姫にその思惑を説明する。事態が変化している事を知らずに――。
最終決戦を決意する伊奈帆とデューカリオンのクルーたち。マグバレッジ艦長はハッキネン中将と対立し、危険な作戦に参加する。一方、スレインも決着を付けるべく全軍の投入を決意する。助けを得たアセイラム姫は、自らの運命と向き合う決意をする。
戦局は最終決戦をむかえる。理解を得たスレインは、自らの運命に覚悟を決める。一方で、伊奈帆もその運命に応える。 数々の光が散って消える戦場に涙する者。二人が戦う最後の瞬間を、一人の少女が見た――。
