Игра содержит 2 части: Muv-Luv Extra и Muv-Luv Unlimited.

Muv-Luv Extra:
Такеру - обычный ничем не примечательный ученик старшей школы, чей мир переворачивается с ног на голову. В одно утро он обнаруживает рядом с собой в кровати наследницу одного из самых больших в мире международного конгломератов. Зовут её - Мэйя и несмотря на то, что они никогда до этого не встречались, она настаивает, что они предначертаны друг другу судьбой. Это сильно расстраивает его подругу детства, девушку, что живёт в соседнем доме, у которой всегда были к нему нежные чувства. Она понимает, что если ничего не предпримет, то может потерять его навсегда. В связи с этим возникают вопросы: Кто же такая Мэйя? И действительно ли его чувства к Сумике намного глубже, чем он думал? В конце концов, ему придётся выбрать между девушкой с которой он был знаком на протяжении всей жизни или незнакомкой, которая утверждает, что они связаны цепями судьбы.

Muv-Luv Unlimited:
Как только счастливая страница жизни Такеру переворачивается, одним утром он просыпается в чуждом для него мире. В альтернативной временной линии, в которой человечество находится на грани вымирания. В мире с инопланетными захватчиками, война с которыми идёт уже не одно десятилетие. И даже так, окружение всё тоже, его дом на том же месте, хотя он обветшал и едва стоит. Его школа тоже здесь, хотя теперь она стала военной академией. И даже если его никто здесь не узнаёт, его друзья всё ещё здесь... за одним исключением.