Где-то в параллельном мире в 1939 году на Землю явились Неврои – бездушные летающие машины, сеявшие смерть и разрушение. Страны двух блоков, стоявших на пороге мировой войны, срочно объединились, но толку от этого оказалось немного. Любое оружие середины XX века пришельцам нипочем - армады самолетов, военный флот, сухопутные армии просто сметаются в небытие. Справиться с Невроями может лишь сплав науки и магии – чудо-оружие, похожее на гибрид сдвоенной ведьминой ступы и боевого самолета. Пользоваться им могут, разумеется, исключительно девушки, наделенные волшебными силами, которые со всего мира стекаются в последний оплот Земли – скалистый остров в проливе Ла-Манш. Кстати, оружие требует тесного контакта с телом, поэтому уставной формой отряда штурмовых ведьм являются китель и …трусы!

Действие фильма разворачиваются в 1945 году. Йошика Мияфуджи , потерявшая свою силу, учится на врача. Шизуке Хаттори , одной из курсанток в Имперском Флоте Фусо, приходит сообщение: Йошика должна быть отправлена за рубеж, для того, чтобы продолжить обучение.

В сентябре 1944 года союзные войска, во главе с 501-ым подразделением «Штурмовые ведьмы», успешно ликвидировали угрозу «Нерой» в небе над Республикой Галиа, тем самым обеспечив безопасность Западной Европы. Используя эту победу, союзные войска начинают полноценное продвижение к Центральной и Восточной Европе. С базы в Петербурге, что находится в Империи Орассия, 502-ое подразделение «Храбрые ведьмы», на которых человечество возложило большие надежды, отправляется в холодные небеса Восточной Европы, чтобы принести мир на эти земли.

Это случилось на острове Осима. Невинная 14-летняя девочка, Исики Аканэ, самостоятельно ведёт домашнее хозяйство, в бедности коротая тёплые деньки вместе с не по годам серьёзной младшей сестрёнкой Момо и дедом, гениальным изобретателем по имени Кэндзиро, вечно создающим совершенно бесполезные вещи. В хорошую погоду за морем можно разглядеть созданный людьми Голубой Остров. В его центре возвышается революционное изобретение, решившее проблему обеспечения энергией всего мира — двигатель откровения. Любой хотел бы жить в таком благополучном будущем, где все вокруг каждый день счастливо улыбаются. Но однажды этот мир оказался в беде. Появившиеся из ниоткуда враги, называемые одиночками, решили похитить двигатель откровения. И когда враг, на которого не действует ни какое оружие, уже загнал человечество в угол, на его пути встала одна девочка, надев красный костюм, скрывающий в себе огромную силу — костюм палитры. И рядом с ней встали её подруги. Они — единственная надежда на спасение мира.

Операция «Стрела победы» рассказывает о периоде между концом «Операции «Марс» во втором ТВ-сериале и фильмом 2012 года. Три 30-минутные серии расскажут о жизни вернувшихся домой солдат.

Подготовка к новому наступлению на Нейрои — таинственную расу инопланетных захватчиков — идёт полным ходом. Цель — защитить Берлин, столицу империи Карлсланд, что необходимо для уничтожения угрозы Нейрои из Европы. Однако, поскольку враг способен ежедневно приспосабливаться к условиям боя, союзных сил при нынешнем развитии технологии штурмовых ведьм может оказаться недостаточно для достижения победы. Тем временем ведьма из Фусо Йошика Мияфуджи продолжает своё медицинское образование в Лозанне. Оправившись после недавнего инцидента, лишившего её магической силы, она жаждет помочь в военных действиях. Вскоре раздаётся призыв к бою, и разрозненные ведьмы 501-го объединённого истребительного крыла должны вновь собраться для последнего рывка против врага.