일본에서 개발된 비행 수트 'IS (Infinite Stratos)'는 여성만이 다룰 수 있다는 점에서 그간의 무기 및 메카닉들과 큰 차이점을 갖고 있었다. 세계 각국에서는 뛰어난 IS 조종사를 육성하기 위해 노력했고, IS 조종사 육성을 위해 설립된 'IS 학원'은 세계 각국에서 모여든 대표 후보생 소녀들이 다니는 여학교였다. 그러나 주인공인 오리무라 이치카는 고등학교 입시에서 본의 아니게 IS가 반응해 버리면서, 세계에서 유일하게 IS를 다룰 수 있는 남자로 판정을 받아 IS 학원에 강제로 입학하는 신세가 된다. 자신을 제외한 전교생이 여학생인 IS 학원에 던져진 이치카. 심지어 각국의 엘리트 대표 후보생들이 모인 가운데, IS에 대한 지식도, 경험도 전혀 없는 이치카는 적잖이 고생하게 되지만, 다행히 소식이 끊겼던 누나 치후유나 소꿉친구인 시노노노 호우키 등과 재회하게 되면서 조금씩 학원에 적응을 해 나가게 되는데...