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.）
故事发生在私立汐美学园之中，这里汇聚着在各种方面有着杰出表现的孩子们，他们的身上，承载着整个城市的荣耀和希望。学园之中有着“睿智之城”美名的图书馆格外醒目，然而，在图书馆最深处的阅览室中，大幕正在徐徐的拉开。 有着旺盛求知欲的笕京太郎（间岛淳司 配音）、乐观开朗积极努力的白崎绪美（米泽圆 配音）、稳重认真深受信赖的樱庭玉藻（齐藤佑圭 配音）、外冷内热的御园千莉（山本希望 配音）、温柔善良的铃木佳奈（仙台绘里 配音）和大大咧咧的小太刀凪（种崎敦美 配音），六名互不相识的少年少女在冥冥之中汇聚在此处，即将展开他们波澜壮阔的冒险。
某天，阿笠博士通过灰原哀邀请少年侦探团的来他的研究所。当孩子们到达时，却得知阿笠博士被人绑架。原来，这只是博士跟大家做的小游戏，在第一关里，他提示少年侦探们需从三个不同的方向来某一地点与之会合。这样的考验对柯南来说自然不成问题，但对文太、步美和光彦三人来说却是一个大的挑战。经过柯南的提示，三人成功找到问题的关键，顺利抵达目的地，等待他们的则是博士的第二道问题。 另一方面，阿笠博士在设置游戏的过程中险些遭遇车祸，结果发现司机竟是绑匪，他也因此遭到劫持。绑架游戏弄假成真，少年侦探团最终能否成功救出博士呢？
人称「红色彗星」的吉翁公国军王牌驾驶员夏亚·阿兹纳布尔，以及他的妹妹塞拉·玛斯。以决定两人命运的悲剧之始为背景，掌握Side3实权并统率公国的扎比家，兰巴·拉尔与黑色三连星等在「一年战争」中活跃的吉翁军名将们年轻时的勇姿，改变战况的人型机动兵器「机动战士」的开发秘闻，与地球联邦军之间的摩擦以及开战经过……等等这些「一年战争」以前的故事，初次以影像形式展现出来。
星元122年―― 在众多企业扩展到宇宙并构筑巨大经济圈的时代， 有一名少女自边境地区·水星转来MS产业的最大企业“贝纳里特集团”旗下所经营的“阿斯提卡西亚高等专门学园”。 她名为苏莱塔·墨丘利。 内心纯真的少女随着胸口鲜红的闪烁亮光逐步迈向新世界。
这个世界是存在异人的。刚刚接触异人世界的张楚岚，加入了管理异人的组织“哪都通”。为了解开爷爷和自身的秘密，张楚岚和冯宝宝一起前往龙虎山天师府参加异人界的盛会——罗天大醮，并与众多异人高手对战。
奈叶（田村由香里 配音）本是一位平凡的小学三年级女生，却因为意外遇见了来自异世界的尤诺而成为了魔法少女，投入到了争夺遗产的战斗之中。在上一次事件结束之后，奈叶告别了与之结下深厚友谊的菲特（水树奈奈 配音），重新回归了平静的日常生活，接受着魔力训练，以防备敌人的下一轮猛烈袭击。 某日，一个神秘的魔法结界出现在了海鸣市的上空，这不寻常的现象吸引了奈叶的注意。果不其然，奈叶遭到了红发魔法少女维塔（真田麻美 配音）的攻击，让奈叶没有想到的是，维塔竟然一下子就破坏了奈叶坚固的防御。所幸菲特及时出现，奈叶才幸免于难，而维塔的出现意味着，有一场阴谋正在秘密展开。
锁锁美（阿澄佳奈 配音）是一个标准的宅女，每天都窝在家里不肯出门的她懒得穿衣，懒得洗澡，甚至就连吃饭，也要靠自己那瞧不起的没用哥哥月读神臣（大冢芳忠 配音）帮忙才能得以完成。对于妹妹颐指气使的使唤，神臣非但没有觉得恼怒，甚至十分享受，因为从本质上来说，他是个有着“被奴役”体质的超级妹控。 最近，有件事情让锁锁美十分的不安，通过她亲自发明的“哥哥监视器”，她发现神臣的身边聚集了三个行为可疑的漂亮女孩子——外表萝莉实际上是个御姐的邪神剑（斋藤千和 配音），长相和个性都异常普通，但随时随地都昏昏欲睡的邪神镜（花泽香菜 配音）和外表看起来超成熟但实际上只有9岁的邪神玉（野中蓝 配音）。为什么她们的出现会让锁锁美感到不安呢？在锁锁美一直监视着的哥哥身上究竟隐藏着怎样的秘密？一切都尚在迷雾之中。
吾妻玲二（入野自由 配音）本是一介普通的少年，一次偶然中，他被卷入了一起黑社会暗杀事件之中，作为目击证人，玲二被列入了“消抹名单”之中。组织内部的洗脑专家家塞斯（千叶一伸 配音）发现了玲二体内所隐藏的强大力量，如获至宝的他消除了玲二的记忆，取名Zwei，并致力将他培养成为新一代出色的杀人机器。 负责训练玲二的少女名叫Ein（高桓彩阳 配音），她同玲二一样没有过去的记忆。尽管Ein表面上冷静从容，但在内心里，她一直在逃避着同时作为“人”和“机器”这之间无法调节的矛盾。在和玲二相处的日子里，Ein的人性被重新唤醒，她意识到了自己危险的处境，不愿意再被人利用的Ein和玲二约定，两人决心逃出组织的掌控，重新回归自由的生活。
吉川春生（市来光弘 配音）是一名平凡的男子中学生，和自己的三个妹妹过着相依为命的生活。吉川舞夏（中原麻衣 配音）十分贤惠，擅长料理家中上下的各种事务，对春生有着强烈的占有欲。吉川千秋（酒井香奈子 配音）的运动神经异常发达，是一个活泼开朗的女孩。吉川冬乃（金田朋子 配音）视金钱如命，将家族的利益摆在第一位。兄妹四人虽然平日里吵吵闹闹的，但彼此之间的羁绊十分深厚。 某日，春生的学校里来了一位名叫魔宫步（野川樱 配音）的转校生，在误打误撞之中，步竟然住进了春生家，成为了家中的女仆担当。实际上，步是一名魔女，她接近春生有着她自己的算盘。
10年的时间可以让少年变成青年，可以让性格温顺的乖学生变成脾气暴躁性格别扭的上班族，让很多事情被忘记，但有些事情却永远无法被洗刷掉。10年前的小野寺律（近藤隆 配音）暗恋着学长嵯峨前辈（小西克幸 配音）。得到前辈回应的律本以为就此可以幸福下去了，哪知因为误会让二人分离，一别10年。律被调到了出版公司的漫画部门，而他的上司居然就是当年的初恋对象，虽然姓氏变了，但分明就是当初那人。嘴上说着麻烦死了讨厌死了的律，心里却依然会因为前辈的一点点温柔而心动，难道他阔别10年爱上的人依然还是初恋对象么？一出出有趣又温柔的故事在漫画编辑部展开。 除了律的场合，还有编辑部其他成员的故事，同样精彩。
妖怪界の刑事・ドロは妖怪総理大臣を決めるという格闘技大会への出場を、ゲーム一作目の主人公でもあった妖怪退治人・剣野舞に依頼する。だが、自分に降りかかった火の粉でもない事件なので、まったく興味を示さない舞。そんな様子を見ていた舞の妹、光が口を挟んできた。そこでドロは光をおだて、魔剣道2号として大会へ出場させようとする。一方、とある一角では妖怪がひとりの少年を改造し、人間界を支配せんと企んでいた……。
