C’est la rentrée des classes. La jeune Mato Kuroi est désormais en première année au lycée. En allant à l’école ce matin-là, elle remarque une jeune fille, Yomi Takanashi, qui arrive en voiture. Elles se retrouvent dans la même classe, du coup Mato se décide à aller parler à Yomi et c’est ainsi que commence une très grande amitié entre les deux jeunes filles. Malheureusement, en deuxième année, elles se retrouvent dans des classes différentes, elles ne seront plus aussi souvent ensemble. Au même moment, dans un autre monde. Une jeune fille tout de noir vêtu possédant une flamme bleue à l’œil gauche, Black Rock Shooter, fait face à une autre jeune fille peu commode : Dead Master. Une bataille violente commence.

En 2032, la terre a été envahie par des extra-terrestres. 19 ans après, le chaos règne ; Stella Gray est une « arme vivante », qui a pour but de protéger les humains. Elle est l'arme ultime pour combattre les envahisseurs.. Se réveillant, amnésique, dans les ruines de San Francisco, elle s'allie à un groupe de militaires, afin d'accomplir sa mission et sauver l'humanité.