在多元宇宙的戰火中，逢田梨香子、村川梨衣、大西沙織、福原綾香與宮下早紀飾演的五名少女被強制賦予"裝甲娘"身份，裝載著能重組肢體為戰術兵器的LBX Unit系統。她們被迫脫離日常，在橫跨平行世界的持續作戰中直面名為米梅西斯的金屬生命體。這些機械寄生生物通過吞噬時空持續增殖，迫使少女們在異世界執行高危殲滅任務。隨著跨維度戰斗的深入，五人逐漸發現米梅西斯源自人類文明的失控科技實驗，其擴散機制與自身被選中的因果鏈存在隱秘關聯。在穿梭不同時空的修學旅行式戰斗中，少女們不僅要適應武器化軀體帶來的生存壓力，更要在接連遭遇的絕境里破解米梅西斯的核心母體。最終決戰中，裝甲娘們通過LBX Unit的量子共鳴鎖定跨維度裂縫源頭，在賭上性命的總攻中成功關閉了持續侵蝕多元宇宙的金屬生命擴散通道。