这是一个魔法少女的存在获得了认可的世界。一款名为《魔法少女育成计划》的游戏能够万里挑一制造出真正的魔法少女,而等待着这些幸运女孩们的,将会是万人的仰慕和光明的前途。然而,某一日,运营方忽然宣布要将魔法少女的数量削减一半,而方法,竟然是让现存的魔法少女进行残酷的竞赛。
天真善良的少女白雪(东山奈央 配音)、外冷内热的忍者波纹(沼仓爱美 配音)、背负着巨剑的圣少女(佐仓绫音 配音)、骑着扫帚大大咧咧的最高速(内山夕实 配音)、百发百中的神枪手灾厄玛丽(井上喜久子 配音),在这些被吉祥物法布(间宫胡桃 配音)选中的魔法少女们之间,一场大战即将拉开序幕。
距今超过六千年的远古世界,天地割裂的凄惨战争持续不断,毫无还手之力的人类被拥有强大力量的各个种族逼入绝境,濒临灭亡。此时率领人类的年轻领袖里克,与机凯种少女休比偶然相遇。被同伴抛弃的休比,为了修复故障,拜托里克把“人类的心”告诉自己。机凯种少女的单纯与真诚,使得里克对休比逐渐放下戒备、敞开心扉,二人感情亦日渐升温。最终二人带领人类共同面对终极一战,少女休比也将面临恋人与生命的残酷抉择。末日来临,在251秒的时间里,赌上一场深情告白。