Quelques années après les événements de l'OAV Armitage III, Naomi et Ross sont toujours ensemble et élèvent leur petite fille Yoko en vivant sous de fausses identités. Le gouvernement de Mars souhaite entamer la phase Zephyria du programme de terraformation qui achèvera le plan de colonisation en dotant la planète rouge de ses propres océans. D'un autre côté, les dirigeants de la Terre préférerait voir ce monde demeurer une colonie à leur botte...

C'est dans ce climat de tension politique qu'une usine illégale de robots de troisième génération est anéantie par un groupe de mercenaires. Elle-même une Third, Armitage décide d'enquêter... À son grand dam, elle et sa petite famille se retrouvent au sein d'une magouille corporatiste interplanétaire échafaudée pour garder les robots sous l'emprise d'humains devenus paranoïaques à la simple idée de voir leur création devenir autonome.