コロニー独立運動に端を発した戦争によって、地球の人口はほとんど失われた。それから15年……。荒廃した地球で逞しく生きる少年・ガロードは、さらわれた少女・ティファを奪還する仕事を引き受け、陸上戦艦・フリーデンに潜入する。無事彼女を助け出したガロードだが……。
ティファを守るためにガンダムXを起動させたガロードは、追ってきた2機のガンダムから辛うじて逃れた。が、戦争の遺産・ガンダムXを狙うフリーのモビルスーツ乗りたちが、大挙してガロードたちに襲い掛かる。最悪のピンチを前に、ティファは禁断のシステムを起動させる。
禁断のシステム・サテライトキャノンで、難を逃れたガロードたち。しかし、その一撃で死んだ者たちと精神感応してしまったティファは、ショックを受け昏睡してしまう。困惑したガロードは、フリーデンの艦長・ジャミルに隙を突かれ、ティファと共に捕らえられてしまうが……。
容態が悪化したティファを救うため、ジャミルはアルタネイティヴ社の施設を再襲撃しようと考える。しかしフリーデンのクルーたちは、ジャミルの真意を理解できない。ジャミルは、己の過去とティファに秘められた能力について語り始め、その内容にガロードらは衝撃を受ける。
フロスト兄弟の猛攻で窮地に陥るガロードの前に、ウィッツとロアビィが加勢に戻った。しかし、モビルアーマー・グランディーネの長距離砲撃が、フリーデンを狙う。ジャミルは、ティファとガロードの力を借り、一か八かの賭けに打って出るのだった。
正式な乗組員としてフリーデンに乗り込むことになったガロードだが、孤独に生きてきた彼にとって、艦での集団生活は馴染めないものだった。心の焦りからミスを犯した彼は、埋め合わせのために単身ガンダムXを駆る。そんな彼に、フリーのモビルスーツ乗りエニルが襲い掛かった。
動力炉の爆発でジャミルに大怪我をさせてしまったガロードは、自責の念に耐えられず、ガンダムXを駆ってフリーデンを去る。彼は、全てを清算するためにガンダムXを競売に掛けるが……。一方ウィッツは、隠していた財産を他のバルチャーに発見され、横取りされてしまう。
競売でガンダムXを落札したのは、エニルだった。彼女はガロードを誘惑しようとするが、逆に警戒され追い出されてしまう。屈辱に燃えるエニルは、ザコットらと共にフリーデンを襲う。一方その頃、ガロードはフロスト兄弟と対峙していた。
フリーデンの危機を知り、ついに帰還を果たしたガロードとガンダムX。しかし、フロスト兄弟とエニルらの総攻撃によって、フリーデンは火の海へと追い込まれてしまった。ジャミルも不在のまま最大のピンチに直面したクルーたちは、混乱したまま罠に追い込まれていく……。
ティファの感知したニュータイプを探し出して保護すべく、フリーデン一行は北上してフォートセバーンへ向かった。しかし、ニュータイプの少年・カリスは、逆にティファを手中に収めようと、フリーデンに襲い掛かる。その圧倒的な力を前に、ガロードに勝機はあるのか？
ガロードを救うため、ティファは自らカリスに捕らえられてしまった。己の無力さに落ち込むガロードに、ジャミルは厳しい言葉を浴びせ掛ける。その頃キッドは、ガンダムXに新たな力を吹き込もうと不眠不休で作業していた。そこへ、復讐に燃えるフロスト兄弟が強襲してくる。
パワーアップしたガンダムXを駆り、ガロードはフロスト兄弟を退ける。その頃エニルは、フォートセバーンのノモア市長と手を組み、ガロードへの復讐を画策していた。そんな中、街へ潜入を果たしたガロードは、戦争が生んだ怨念の存在と、カリスの身体に隠された秘密を知る。
モアたちに追い詰められたガロードとティファを救ったのは、コクピット恐怖症を克服したジャミルが乗るGXディバイダーだった。一方、ノモアに不信感を抱いたカリスは、その心を読み自分が幾多の犠牲の果てにニュータイプ能力を得たことを知る。その罪を償うために再びガロードと戦い破れた彼は、ガロードにとどめをさされることを望むのだった。
フリーデンで手術を受け、一命を取り留めたカリスだったが、エニルらの手によってノモア市長の元へと連れ去られてしまった。地球人類への復讐に燃える市長は、カリスの力を使って、フォートセバーンに眠る巨大モビルアーマー・パトゥーリアを復活させようとしていた。
休暇をもらったロアビィとウィッツは、フリーデンを離れてそれぞれの故郷へと向かった。ロアビィはかつての恋人たちを訪ね歩き、ウィッツは飛び出したきり一度も帰っていない実家へ……。しかし、そこで彼らを待っていたのは、予想だにしなかった悲しい現実であった。
ティファが、新たな未来を予見した。彼女の言葉に従い、フリーデン一行は新たなニュータイプを探し出すため海へと向かう。そこで彼らを待ち受けていたのは、ひとときの休息と熾烈な戦闘、そして穏やかな海の住人たちだった。ティファを呼ぶ謎の声とは、一体……？
ガロードは、海の向こうに落ちるサテライトシステムの照準（ガイド）光を目撃した。ガンダムXを所有する新たなニュータイプが、水平線の向こうに存在するのか……？ ジャミルは真相を追ってフリーデンを出航させるが、その行く手には海の悪魔・ドーザ一味が立ちはだかっていた。
潜水艦を操るオルクのマーカス一味と共に、「ローレライの海」と呼ばれる海域へ向かったオルバは、先の大戦で使用された禁断の兵器と、カプセルに封じ込められた謎の美女を引き揚げる。その頃ティファは、ジャミルに「ローレライの海」へ向かうよう、要請していた。
ティファと意識を共振させたルチルは、15年前にジャミルの教官を務めたニュータイプの士官だった。しかし精神を破壊し尽くされた後、戦いを憎む心まで利用され、電子機器を使用不能にする"Lシステム"に組み込まれてしまったのだった。永遠を生きるニュータイプ・ルチルを解放するため、ジャミルはガンダムXで出撃する。
補給のため、フリーデンはセインズアイランドに寄航した。トニヤは買出しのため島に降り立ち、偶然知り合った女性と意気投合するが……その相手とは、ガロードを付け狙っていたエニルだった。かつての恨みを忘れることもできず、結婚にも踏み切れないエニルに、トニヤは……。
旧地球連邦の指導者たちによって組織された新連邦政府再建委員会が、地球を統一すべく動き出していた。フリーデン攻略のために委員会より送り込まれた特殊工作部隊の隊長・カトックは、その部下とともに漁師に身をやつし潜入した。しかし、そのもくろみをティファによって見破られ、進退窮まったカトックは……。
偶然開発中のガンダムを目撃してしまったエニルは、フロスト兄弟の攻撃を受けフリーデンに救われる。ジャミルらは彼女の飛行データから、ガンダムが待ちうけるその島・ゾンダーエプタの位置を割り出し、フリーデンの舵を取るのだった。
ゾンダーエプタで待ち構えていた、新連邦政府再建委員会のアイムザットにより、フリーデンは捕らえられてしまう。そして、ジャミルとティファは他のクルーたちから引き離され、ニュータイプ研究所へと移送されるのだった。
連れ去られたティファとジャミルを救い出すため、輸送船に潜入したガロードとカトック。彼らはその格納庫で新型MS、ガンダムDXを発見する。ティファから受け取ったGコントローラーで、ガロードはDXを起動させるが、その威力は想像を絶するものだった。
新連邦政府の樹立がブラッドマン卿により宣言された。武力による地球圏の統一を進める新連邦に対し、多くの独立国家は反発、世界各地で紛争が巻き起こる。南アジア地域に上陸を果たしたフリーデンは、独立国家・エスタルドやその連合国に協力を要請され、新連邦政府と戦うこととなる。
エスタルド共和国の同盟軍は、フリーデンの助力を得て、新連邦軍を打ち破った。勝利に沸くエスタルドだが、国内では武闘派と和平派とが激しく意見を対立させていた。一方敗北した新連邦軍は、「サクリファイス」と名付けられた作戦を展開しようとしていた。
同盟を結んでいたノーザンベルが新連邦に降伏。同じく同盟国だったガスタールが新連邦と和平条約を締結したため、残されたエスタルドは無条件降伏か徹底抗戦かを迫られる。エスタルドが選んだ降伏を甘受できないリー将軍は、独断で死地へ赴いた。ガロードとウィッツは彼を追うが……
エスタルドが新連邦軍へ全面降伏する前に、フリーデンは国外へ脱出することとなった。ジャミルは、密かにウィリス国家主席を国外へ逃亡させようとするが、その計画を察知したガスタール軍は、進撃を開始。その軍勢を前に、ガロードはサテライトキャノンの銃爪に指を掛ける。
歴史の大きなうねりに目を向け、成長していくガロード。そんな彼を、ティファは寂しい思いで見つめるしかない。そこへ、ニュータイプ研究所が認めたパイロット・アベルが来襲。戦闘の最中に覚醒したアベルはフラッシュ・システムを発動させ、ガロードらはピンチに陥る。
ついにニュータイプ研究所へたどり着いたフリーデン一行。しかしシャギアとオルバの策謀により、ジャミルはカロンに捕らえられてしまう。折りしも、フロスト兄弟によって研究所は火の海と化し、その混乱に乗じてティファは宇宙革命軍のスパイに連れ去られてしまった。
ティファを守れず、意気消沈するガロード。そこへ現れたエニルは、ジャミルに宇宙革命軍が新連邦の新造巡洋艦バルトークを奪って、宇宙へ脱出しようとしていることを告げる。ジャミルは、ガンダムDXと共にガロードをバルトークに同乗させるよう計らう。シャトル発進まで、残り時間はわずか……。脱出を阻止すべく迫る新連邦軍を、フリーデンが迎え撃つ。
宇宙革命軍総統ザイデルに謁見し、強い不安を感じ取るティファ。一方、バルトークを脱出し初めての宇宙戦に戸惑うガロード。かつて革命軍としてジャミルとも戦った元ニュータイプ・ランスローの率いる革命軍に、為す術もなく敗北するかに見えたが……。
ガロードを救ったパーラは、宇宙革命軍に抵抗を続けるサテリコンのメンバーだった。ガンダムDXの修理を条件にサテリコンへの協力を受諾するガロード。一方、ティファがいるクラウド9では爆弾テロが発生。犯行声明がサテリコンより出されていた。
ガロードらの抵抗も空しく、サテリコンは壊滅。クラウド9の宇宙革命軍総統ザイデルは、禁断の兵器・コロニーレーザーで地球を直接攻撃する「ダリア作戦」を、ついに発動させる。その頃ガロードは、ティファを救出し地球への攻撃を阻止するために、一計を案じていた。
ティファとの再会もつかの間。ガロードの前に、またしてもフロスト兄弟が立ちふさがった。ガロードとティファたちを捕らえたフロスト兄弟は、彼らをブラッドマンの元へ連行する。一方地球では、新連邦軍に拘束されたジャミルらが、銃殺刑にされようとしていた。その危機に現れたのは……。
ティファに導かれブラッドマンの元を逃れたガロードたちを、フロスト兄弟と新連邦が追撃する。ジャミルらと合流し何とか彼らを退けたものの、去り際にフロスト兄弟が残した言葉は、不気味な未来を暗示していた。
月を目指す宇宙革命軍に呼応し、新連邦軍も侵攻の準備を着々と進めていた。一方、生まれて初めて強い力を求めたティファは、昏睡状態の中でD.O.M.Eと精神感応を果たし、全ての答えは月面基地にあると悟る。
月の軌道上では、新連邦軍と宇宙革命軍が全面対決を迎えていた。その最中、月面降下を敢行するフリーデン。仲間の援護もあり、ガロードとティファは月面に到達した。そして、ティファが起動させたビットMSに導かれ、ザイデル、ブラッドマン、ジャミルたちが一堂に会する。
D.O.M.Eの正体とは、遺伝子レベルにまで解体され基地システムに組み込まれた、人類最初のニュータイプだった。彼の意識体が人々の前に現れ、過去に囚われた人々に真実を語り始める……。その頃月軌道上では、フロスト兄弟がついに真の目的のために行動し始めていた。
