Câu chuyện diễn ra tại thành phố Z của Nhật Bản tại thời điểm thế giới đầy những quái vật bí ẩn với sức mạnh ghê ghớm đã xuất hiện và gây ra biết bao nhiêu thảm họa.
Câu chuyện xảy ra vào thời đại mà nhờ các thành tựu từ các thành phố trong khôn gian, 70% nhân loại đều đã sống bên ngoài không gian. Không gian giờ được kiểm soát bởi 2 thế lực lớn "Liên hiệp quan sự khối Dorushia" và "Vành đai hợp chủng quốc Hoa Kỳ đại tây dương" (ARUS). Có một nước trung lập tên Jiouru có nền công nghiệp rất phát triển.
Sau thành công của OVA , sky girls giờ đây đã đc tái bản lại dưới dạng TV series gồm 26 ep bởi hãng J.C.Staff. Câu truyện nói về thời kì lần thứ 3 con người bị đe dọa và phải chiến đấu với kẻ thù có tên là Worms. mọi thứ vũ khí hủy diệt đã được dùng nhằm đánh bại kẻ thù, nhưng 10 năm sau worms đã trở lại một lần nữa. Sky girls là tên một tiểu đội gồm những cô gái đc đào tạo để điều khiển những cỗ máy mang tên Sonic Divers với nhiệm vụ đánh đuổi chúng.
Liên đoàn điều tra Birdy đuổi theo không gian hình sự Geega qua không gian đến Trái Đất , nơi ông giấu trong ngành công nghiệp giải trí theo một giả dạng con người . Birdy đi Undercover mình , giả làm nổi tiếng mô hình ” Arita Shion ” mà thường sử dụng một ‘ không gian cô gái ‘ nhìn.
Justy Ueki Tylor, có cuộc sống ngoài không gian yên ổn nhưng mà nhạt nhẽo, về sau cậu này phát hiện ra 1 vụ bắt cóc và cứu được 1 ông đô đốc. Cuối cùng cuộc sống thay đổi, cậu được làm thuyền trưởng của tàu Soyokaze.. và câu chuyện tiếp diễn.