Di masa depan, seorang ilmuwan Jepang merancang sebuah exoskeleton yang ia namai “Infinite Stratos” (IS). Dengan teknologi dan kemampuan tempur yang jauh lebih canggih dari sistem persenjataan manapun, IS menjadi sebuah ancaman bagi kestabilan dunia. Menanggapi sebuah sistem senjata yang luar biasa dahsyatnya itu, Perserikatan Bangsa-Bangsa menandatangani “Pakta Alaska” yang menyatakan bahwa IS tidak boleh digunakan dalam peperangan dan teknologi IS harus didistribusikan secara merata kepada seluruh negara, untuk mencegah sebuah negara mendominasi yang lainnya. Peluncuran IS benar-benar membawa dampak besar bagi masyarakat. Karena IS hanya bisa dioperasikan oleh wanita, keseimbangan kekuatan antara pria dan wanita menjadi rusak, karena kini wanita mengungguli pria dalam masyarakat.

10 tahun berlalu sejak peluncuran IS, dunia memasuki masa perdamaian yang baru. akan tetapi kedamaian tersebut hancur dengan sebuah penemuan tak terduga. Seorang bocah Jepang berumur 15 tahun, Ichika Orimura, ternyata mampu mengoperasikan IS. Menyadari potensi tersebut, Ichika dipaksa oleh pemerintahan Jepang untuk masuk ke akademi bergengsi, Infinite Stratos Academy, sebuah akademi internasional di mana pilot IS dari seluruh dunia dilatih. Dari sana, kehidupannya yang penuh kesibukan di antara para gadis dimulai