西暦2312年。各国家群は地球連邦として統一を果たし、世界は1つになりつつあった。しかしその裏では独立治安維持部隊「アロウズ」によって、反連邦主義や思想への弾圧や虐殺が行われており、世界の歪みはおさまっていなかった。夢を叶えて宇宙技術者となった沙慈はアロウズによる弾圧に巻き込まれ、国連軍との決戦を生き延びるも孤独となった刹那は再び戦いへと身を投じていた。
アロウズによって捕えられていた沙慈と偶然再会した刹那は、彼を救出し満身創痍のガンダムエクシアで戦うが、すでにアロウズの機体は従来のガンダムの性能を超えており、苦戦を強いられる。しかし、そこに水面下で活動していたティエリアを始めとする新生CBが救援に現れ窮地を脱し、刹那は新たな機体・ダブルオーガンダムを手にする。先の戦いで死亡したロックオンことニールに代わり弟のライルを加え、アロウズに捕えられていたアレルヤを救出し、CBは再び歪みゆく世界に戦いを挑む。
一行は戦いの中で反連邦組織「カタロン」と合流するが、CBの介入がガールフレンドのルイスとの別れと、姉の絹江を失う間接的な要因を作ったと思う沙慈は、いまだに戦いをやめようとしない彼らに反発し逃亡、そこを連邦正規軍に拿捕されてしまう。事情を説明し潔白を証明しようとしたが、その行動が原因でカタロンの基地がアロウズに襲撃され、多数の人命が失われてしまう。その自己中心的で軽率な行動を「無自覚な悪意」だと沙慈はティエリアに責められ、戦いから目を逸らし続けてきた彼はその償いのためにCBに同行する決意をする。
そして刹那たちは調査の末、アロウズを影で操っていたのは、「イノベイター」を自称するイオリアの真の計画を進めるために生み出された人工生命体「イノベイド」たちであることを突き止める。倒すべき敵を見つけたものの、アロウズは日増しにその力を強め、ついには衛星兵器「メメントモリ」によって、中東の一国を滅ぼすほどとなっていた。情報統制によって真実は世界に伝えられぬままではあったが、歪みは連邦内でも確実に広まっていた。沙慈は戦いの中での偶発的な要因から、ダブルオーガンダムの支援機であるオーライザーのパイロットとなり、ダブルオーとの合体を成功させCBの危機を救うが、直後の未知なる現象により、ルイスが家族の復讐を目的としてアロウズに所属していることを知る。激しく苦悩する沙慈だったが、彼女を救うことと無意味な戦いを止めるための「守るための戦い」をすることを誓った。
CBがメメントモリの破壊に成功してから数日。連邦内でクーデターが起こり、市民6万人が人質にとられアフリカの軌道エレベーターが占拠される。彼らの目的は人質たちにアロウズの蛮行を伝え、真実を世に知らしめることだった。しかしアロウズは真実が露見する前に、密かに建造していたもう1基のメメントモリで、人質ごと軌道エレベーターを破壊し隠滅を図る。刹那たちは再びメメントモリの破壊へと向かうが、メメントモリの攻撃によって軌道エレベーターは崩壊し、地表には無数の破片が降り注ぐ大惨事へと発展した。この時には、CB・連邦正規軍・アロウズ・カタロン・反乱軍が協力して破片落下阻止に当たった。後に「ブレイク・ピラー」と呼ばれるこの事件は反連邦勢力の仕業として公表され、アロウズは強硬な姿勢を強めていくが、その一方で皮肉にも人々の意思は1つとなっていた。
「ブレイク・ピラー」事件から4か月。CBは2基目のメメントモリの破壊を成功させ、アロウズ・イノベイター勢力の打倒と「ヴェーダ」奪還のために動き出す。CBの下にはカタロン、更に様々な事件を機に決起した連邦正規軍も加わり、アロウズ・イノベイター勢力との最終決戦が行われる。ダブルオーのトランザムバーストの発動によりヴェーダは奪還され、ルイスも憎しみの感情から解き放たれた。
戦いは、自分こそが人類を導く存在だと自負するイノベイター勢力の首魁リボンズと、未来のために戦う刹那の一騎討ちによって締め括られる。イノベイター勢力は敗北し、数々の所業を暴かれたアロウズは解体され、CBは今後も紛争の抑止力となって世界と対峙し戦い続ける道を選択する。
