Tiếp nối 3 năm sau những gì còn đang dang dở ở Muv-Luv Unlimited.Một ngày nọ, Takeru tỉnh dậy trên chiếc giường của mình và tin rằng mọi thứ mình thấy chỉ là một giấc mơ. Tuy nhiên, sự thật không như cậu nghĩ: cậu đã bị đưa về ngày đầu tiên khi cậu xuất hiện ở thế giới Unlimited, ngày 22 tháng 10 năm 2001. Nhưng thay vì để thảm họa xảy ra thêm một lần nữa, Takeru quyết định ngăn chặn việc đó trước khi nó đến. Giải pháp: Hoàn tất chương trình Alternative IV – Niềm hi vọng cuối cùng của loài người