現代医学では治療できない病気の治療を未来の医療技術に託し、冷凍睡眠に入った「スリーパー」と呼ばれる患者たち。その一人である海堂祐司が目覚めたのは、巨大な虫のような謎の生命体「BLUE」によって支配された西暦2031年の荒廃した地球だった。
変わり果てた世界に言葉を失う祐司に対し、極東方面スリーパー回収部隊「チーム・グランザイル」のアーマーシュライクパイロット、マリーン・エンジェルが淡々と状況を説明する。BLUEは14年前に出現し、鉱物などの無機物までも捕食して生命エネルギーへと変換する特異な生物であり、その圧倒的な繁殖力の前に人類は地球を離れ、衛星軌道上のスペースステーション「セカンドアース」へと移住した。そして長い準備期間を経て、ついに人類が反撃に出たというのだ。
こんな世界に目覚めるくらいなら死んでいたほうがましだと語る祐司に、スリーパーの回収が自分たちの任務であり、それが終われば死んでも構わないとマリーンは冷たく返す。
一行は宇宙へ向かうため海上基地を目指すが、BLUEの襲撃を受けて多くの仲間が死傷し、撤退を余儀なくされる。そして目標をロシアのバイコヌール基地へと変更。祐司はこの戦いで自分の無力さを痛感し、「何もできずに殺されるのはごめんだ」と戦闘技術の習得を申し出る。マリーンやジョーイ・ヒールドの指導のもと、銃器の扱いやアーマーシュライクの操縦を学びながら韓国へたどり着いた祐司は、廃墟でユンと名乗る少女と、多くの生存者の存在を知る。しかし、地上の人間を死者として扱うマリーンの態度に憤りを覚える。
やがてBLUEの襲撃で生存者たちは全滅し、ジョーイやロバート・ブラッドレイも戦死。祐司とマリーンの二人だけが生き残り、バイコヌール基地を目指す旅が続く。その過程で祐司はマリーンの過去を知り、少しずつ絆が深まっていく。基地での戦闘に辛くも勝利し宇宙へ上がるが、シャトル内でのBLUEの襲撃により祐司は重傷を負う。
マリーンは祐司を作戦に参加させた責任を問われ、再教育を受けることになるが、彼のことが気になり訓練施設を抜け出して医療ステーションで再会を果たす。そこで、スリーパーがBLUE殲滅の鍵を握る可能性があるという事実を知らされる。祐司はマリーンをパートナーとすることを条件に協力を決意する。
スリーパー部隊を投入した第一次降下作戦は成功するが、祐司は同じ部隊のトニー・フロストに対しライバル心を燃やすようになり、マリーンとは対照的に、次第に周囲を省みない狂暴な性格へと変貌していく。医療科学班チーフのセノ・ミヤギによると、これはB細胞の暴走によるもので、このままでは祐司の命が危険だという。
第二次降下作戦の最中、セノは最高議会に疑念を抱きクーデターを決行。マリーンは祐司を止めるため地球へ向かう。変わり果てた祐司はBLUEを殲滅しながら鼻歌を歌い、マリーンにさえ銃を向けるが、彼女の必死の説得により自分を取り戻す。
しかし宇宙に戻った彼らを待っていたのは、BLUEを利用して医療ステーションを占拠したトニーだった。祐司はトニーとアリシア・ウィッスルを止めようとするが、説得は届かず、ステーションを破壊して脅威を排除することになる。その代償に、祐司はまた仲間を守れなかった痛みを背負うことになる。
やがてセノは地上奪還を諦め、セカンドアースへの定住を選ぶが、これに同意できない祐司はマリーンら数名と共に地上へ降下。ギアナ高地で巨大ネストを発見し、最強のBLUEと戦いながらもなんとか撃退する。祐司は地球の意志と接触するため、マリーンに帰還を促す。彼女は危険を承知で同行しようとするが、祐司は彼女が身ごもっていることを案じ、帰還させる。
地球の意志に触れた祐司は、BLUEによる「プランド・スーサイダル」の終わりを知る。そして再びマリーンの元へ戻った祐司は、彼女と共に地球で生きていくことを決意したのだった。
