W niedalekiej przyszłości Japonia opracowuje zbroję o nazwie Infinite Stratos, zwanej skrótem IS, pierwotnie przeznaczoną do przestrzeni kosmicznej, lecz później przekształconą w broń militarną, a ostatecznie w dyscyplinę sportową. IS ma jedną poważną wadę: może nią sterować wyłącznie kobieta, przynajmniej tak wszyscy wierzyli, dopóki nie pojawił się Orimura Ichika. Jako młodszy brat słynnej pilotki Orimury Chifuyu, która reprezentowała Japonię i pozostawała niepokonana przez całą swoją profesjonalną karierę, Ichika jest jedynym mężczyzną na świecie zdolnym do sterowania IS. Zostaje przyjęty do Akademii IS, gdzie jest jedynym męskim uczniem wśród całkowicie żeńskiej kadry studenckiej, i musi trenować, by zostać pilotem. Jest zaskoczony, gdy odkrywa, że jego instruktorką jest nikt inny jak jego siostra Chifuyu, a niemal irytuje go nieustanna uwaga, jakiej doświadcza jako jedyny facet na kampusie. Prawie każda dziewczyna w jego otoczeniu rywalizuje z innymi o serce Ichiki, a ze względu na wszystkie flirtujące zachowania ledwie ma czas na opanowanie obsługi swojego IS.