W 2167 roku fala promieniowania wyemitowana przez supernową pobliskiej gwiazdy Hydrus Beta spowodowała katastrofalne zniszczenia na Ziemi, zabijając miliony ludzi. Obecnie jest rok 2356. Zjednoczeni w odbudowie Ziemi, ludzie przygotowują się do drugiej fali zniszczeń spowodowanej przez supernową. Aby chronić planetę przed przyszłymi zagrożeniami, w całym Układzie Słonecznym zbudowano ogromne kolonie kosmiczne znane jako „Fundacje”. Stanowią one centra wiedzy i eksploracji. W jednej z tych Fundacji – Stellvia – Shima Katase aplikuje na studentkę przygotowawczą, łamiąc wolę swojej matki, z nadzieją, że zobaczy kosmos własnymi oczami. Na Stellvia Katase trenuje, aby zostać pilotką, i liczy na to, że zostanie wybrana do „Wielkiej Misji” mającej chronić Ziemię przed drugą falą zniszczeń. Mimo trudności w zajęciach pilotażowych oraz burzliwego życia towarzyskiego, stopniowo dojrzewa do postaci, która być może będzie w stanie chronić ludzkość.