Muv-Luv ATE全名为《Muv-Luv Alternative Total eclipse 》，全集动画片改编自《Muv-Luv Alternative》的外传小说。故事的时间设定在西元2001年，由于人类遭到地球外起源种(联合国称其为BETA)的侵略，正面临灭亡的危机，因此人类开始了先进战术机技术开发计划“XFJ计划”，各个国家均派遣了专门人员参与其中，该作讲述的就是这些被派遣过来的人员之间的故事。（有虫子吃掉妹纸情节,反差极大,请谨慎观看.）
市立见泷原中学，又迎来平静祥和的一天。就读于二年级的女孩鹿目圆（悠木碧 配音）和朋友美树沙耶加（喜多村英梨 配音）、志筑仁美（新谷良子 配音）尽情讨论恋爱的话题，享受少女的快乐青春。这时班上转来了名叫晓美焰（斋藤千和 配音）的新生，这个带着些许神秘气质的女孩让小圆颇感疑惑。与沙耶加下学回家路上，小圆听到呼救声，声音来自一只浑身伤痕累累的未知生物，而追杀它的正是晓美焰。危急时刻，她们得到同为见泷原中学学生的魔法少女巴麻美（水桥香织 配音）的帮助，进而得知那只名叫丘比的生物有能够帮助人变成魔法少女的能力。少女们无意间开启了通往另一个世界的大门……
小茜与乱马忙着应付挥舞锅铲的未婚妻、变成家禽的对手，以及好色的武术大师，天道道场的混乱场面持续上演。
贫穷青年杨敬华遭遇交通事故，再次醒来以后，他发现自己成为年轻了10岁的水灵少年！正当他妄想着这是死后重生，马上就可以踏上人生巅峰的时候，眼前出现了一个自称“阳冥司”的白发帅哥，他告诉杨敬华“你已经死了”之后奇怪的说出“少年，和我签订契约吗？”邀请他。后来，二人对彼此溢出深厚的感情，互相支撑彼此的旅程。
从小便能看见妖怪的少年夏目贵志。自从他从祖母玲子那里继承了与妖怪成为主从并将其名字书写在上的契约书“友人帐”以来，便与自称为保镖的妖怪猫咪老师一同，开始了将名字返还给妖怪的每一天。夏目与各种各样的妖怪与善良人们相遇，在构筑温暖的场所同时，也反复寄托着想要守护重要之物的想法。
飞弹伤无（赤羽根健治 配音）表面看来是一个非常平凡的男孩子，在姐姐飞弹怜悧（衣川里佳 配音）的安排下，他进入了战略防卫学园阿塔拉克西亚学习，这里生活的女孩们都拥有着各自的魔导装甲，希望能够通过学习如何操纵它们来成为一名合格的战士。实际上，飞弹伤无拥有着一项特殊能力，那就是通过触摸女孩们的身体来增加她们的装甲的威力。外冷内热嘴硬心软的千鸟渊爱音（影山灯 配音）、热情奔放身材傲人的优莉西亚（赤崎千夏 配音）、风纪委员姬川映流（长妻树里 配音），在学园里，飞弹伤无很快就交到了朋友。
榛名优（小林裕介 配音）是刚刚搬到东京来生活的平凡少年，沉默寡言的他个性十分内向，唯有依靠手机来派遣心中的所思所想，所以在外人眼中，榛名优就是一个整天抱着手机的“低头族”。一次偶然之中，榛名优邂逅了名为秋月风夏（Lynn 配音）的少女，和自己不同，风夏竟然连手机都没有，这让榛名优感到十分不可思议。风夏是乐队“The fallen moon”的主唱，在她的邀请之下，榛名优加入了乐队成为了贝斯手，一段懵懂的感情在两人之间慢慢酝酿。与此同时，榛名优在网络上和自己曾经青梅竹马的玩伴冰无小雪（早见沙织 配音）重逢了，如今的小雪已经成为了在日本名声大噪的偶像歌手。
双亲因飞机失事而去世的龙一&虎太郎兄弟。收养了这两人的是，同样因事故而失去儿子儿媳的森之宫学园理事长。但条件是，龙一必须在学园内设置的保育室负责照顾小孩！为了做母亲的老师而在学园内设置的保育室。为了补足那里的人手不足而创设的“育儿部”，龙一成为了部员第一号……！？
以一个有着人类、兽人、魔女、天空人等各式各样人种存在，并各自组成六个国家势力的幻想世界「雷尔姆」(Realm/レルム)作为舞台，在这个世界里，凡是伴随着绝望而死的灵魂，最后都会转生成为被称为「螺旋」(Spiral/スバイラル)的魔物，并对其他生命造成巨大的威胁;而玩家们在游戏中，将扮演一名拥有净化之....
花火与小爱在旁人看来就是一对理想中的情侣，但实际上两人只是为了无法实现的恋情而烦恼的契约爱人，并过着将对方当做所爱之人，互相感受温暖的日子。不断为了重要的人而感到受伤的青涩青春模样，比谁都更加单纯却更加扭曲的爱情故事。
