Dans l'univers, un étrange objet lumineux en forme de croix et portant un X rouge en son centre est transporté dans un vaisseau d'une division de la Marine, le Vector. Dans une des sections du Vector, Shion, une femme savante, effectue des tests virtuels sur une machine de combat destructrice, KOS-MOS. Après cette simulation, Shion décide de rendre son rapport au capitaine du Vector. En chemin elle rencontre la mystérieuse croix, nommé Zohar, et d'où surgira la vision d'une fillette. Elle rencontrera aussi une Realian, un être artificiel doué de raison pour qui elle manifeste de l'attention, contrairement au lieutenant Virgil, pilotes des A.G.W.S, des robots géants piloté par des humains. Des êtres puissants attaqueront par suprise la flotte spatiale du Vector. Pendant que la bataille fera rage, intervient alors un mystérieux personnage que Margelius, un commandant suprême, a envoyé en renfort. Shion sauvé d'un effondrement par la Realian, se retrouve face à un ennemi, ce qui déclenche la mise en alerte de KOS-MOS, l'arme anti-Gnosis qui se révèlent être une femme androïde.
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