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L'idole musicale Sheryl Nome arrive à la flotte Macross Frontier pour une performance de concert. Pendant ce temps, le commandement de la flotte doit faire face à un ennemi extraterrestre puissant et non identifié. Submergées par la vitesse et la puissance de ces nouveaux ennemis (malgré leur nombre inférieur), les défenses de la flotte ne peuvent empêcher certains des bio-mechas extraterrestres de pénétrer dans le vaisseau-mère de la colonie principale. La fan de musique adolescente Ranka Lee, le jeune étudiant Saotome Alto et le pilote vétéran de S.M.S. VF-25, Ozma Lee, sont tous impliqués dans l'épreuve.

Ranka Lee est en route pour S.M.S. afin de déposer des objets pour son frère aîné Ozma Lee lorsqu'elle rencontre par hasard Sheryl Nome. Alto Saotome apparaît également lorsque les deux arrivent dans un parc d'observation, mais les Vajra apparaissent dans le ciel au-dessus d'eux.

Alto Saotome rencontre à nouveau Ranka Lee et Sheryl Nome de façon inattendue dans un parc d'observation. Cependant, les Vajra apparaissent également dans le ciel au-dessus d'eux, ce qui les pousse immédiatement à se diriger vers le refuge d'urgence du parc où ils se retrouvent piégés à l'intérieur.

Alto Saotome est mis à l'épreuve par Mikhail Buran et les autres membres de S.M.S. Pendant ce temps, Ranka Lee a réussi les premières étapes des auditions du concours Miss Macross et chante une chanson pour l'étape finale de sélection.

Sheryl croise à nouveau Alto dans sa quête pour retrouver son boucle d'oreille disparue. Elle ordonne à Alto de la guider autour de la flotte Macross Frontier. De son côté, Ozma et Ranka se disputent au sujet de sa décision de devenir chanteuse.

Ranka Lee est repérée par une société de production de divertissement. Pendant que Sheryl répète pour son concert Sayonara lors du dernier jour de sa tournée, des nouvelles arrivent que la flotte Macross Galaxy est attaquée par une grande horde de Vajra. En conséquence, le président Howard Glass décide d'informer ses citoyens de l'existence de ces nouveaux ennemis.

Après que la flotte Macross Galaxy ait été frappée par une attaque à grande échelle des Vajra, Alto Saotome et son unité partent à bord du vaisseau de guerre S.M.S. Macross 25 pour secourir les vaisseaux survivants. Le même jour, Sheryl donne son dernier concert en direct à Macross Frontier.

Ranka intègre l'Académie Mihoshi pour poursuivre une carrière dans le divertissement. Une visite de Sheryl à la nouvelle école de Ranka cause le chaos au sein de l'académie.

La manager de Sheryl, Grace O'Connor, informe Mikhail Buran au sujet de sa sœur aînée. Mikhail se trouve perturbé par cela et, lors d'un combat contre les Vajra, il manque de peu de frapper Alto Saotome par erreur, ce qui cause des tensions entre les deux.

Ranka Lee est engagée pour jouer un petit rôle dans un film sur la légende de Shin Kudo, tandis que Sheryl Nome est la protagoniste féminine principale du film.

Ranka prépare un cadeau spécial pour l'anniversaire imminent d'Alto.

Sheryl donne un concert de consolation sur la planète Galia 4, mais en raison d'une maladie non divulguée, elle annule son concert, ce qui provoque une émeute massive.

Alto et Ranka effectuent un atterrissage d'urgence sur la planète Galia 4 en raison d'un dysfonctionnement de leur chasseur variable.

Le secret de "Aimo", la berceuse que seuls Ranka et Brera connaissent, est enfin révélé.

Alors que Sheryl se remet de sa maladie, tous ses engagements sont annulés. Lorsqu'elle apprend que la popularité de Ranka ne cesse de croître, elle devient incertaine et inquiète pour sa propre carrière musicale. Durant cette période, Alto et Ranka lui rendent visite pour lui apporter un peu de réconfort.

M. Bilrer, le propriétaire de S.M.S., rencontre Alto Saotome. En même temps, Ranka découvre que Brera, le pilote du VF-27 hostile, écoute ses chansons.

Ozma promet à Ranka d'assister à son premier concert live sur Macross Frontier, mais il reçoit l'ordre de défendre la flotte contre une nouvelle attaque des Vajra avant cela.

En raison des attaques répétées des Vajra, les ressources de la flotte coloniale Frontier se réduisent. L'énergie devient limitée, et les rations d'eau et de nourriture augmentent, ce qui exacerbe l'inquiétude de la population.

L'animal de compagnie de Ranka, Ai-kun, disparaît soudainement. Ranka demande de l'aide à Brera, et ils partent ensemble à la recherche de Ai-kun. En chemin, Brera demande à Ranka pour qui elle chante. Ranka, qui commence à douter de sa carrière musicale, commence à réfléchir sur ses vrais sentiments. Pendant ce temps, Sheryl annonce à Alto qu'elle ne chantera plus.

Lors du concert de Ranka à l'Académie Mihoshi, Ranka, Alto et Sheryl se rencontrent. Alors que leurs pensées et leurs sentiments se croisent durant l'événement, les Vajra attaquent et le groupe de Ranka se retrouve pris dans une situation extrêmement dangereuse et mortelle.

After arriving at the planet of origin of the Vajra, the Frontier fleet commences an all-out attack and Battle Frontier manages to charge directly into the center of the enemy forces. However, Island One (the main residential area of the fleet) receives a fierce counterattack from the Vajra and becomes endangered. During that time of crisis, the silhouette of a person starts projecting on the stage at the Battle 25 bridge.

La haine de la population de Frontier envers les Vajra croît à une vitesse vertigineuse, et même Alto et Luka ne parviennent pas à contrôler leur propre haine. De plus, maintenant armés de nouvelles armes prototypes, Alto et Luka envisagent de les utiliser pour exterminer complètement tous les Vajra. Cependant, Ozma (qui enquête sur la conspiration de Leon) commence à se rendre compte de l'identité du véritable ennemi derrière le conflit. Pendant ce temps, Sheryl décide de chanter à nouveau avec une perspective toute nouvelle.

En raison des ressources insuffisantes dans la flotte de Frontier, la nourriture est rationnée. Alors même que l'oxygène est réduit à l'intérieur de la colonie, Alto cuisine pour une Sheryl infectée par le V-virus, pendant qu'ils passent du temps ensemble paisiblement. Juste après cela, Alto reçoit une révélation choquante sur l'origine des Vajra et le pouvoir derrière la chanson de Ranka de la part de M. Bilrer et Leon Mishima. Pendant ce temps, Brera et Ranka arrivent dans le système d'origine des Vajra. Cependant, ils sont rapidement attaqués par des patrouilles de Vajra et Ranka est capturée. Alors qu'il se bat pour rejoindre Ranka, Brera rencontre Grace O'Connor, qui prend totalement le contrôle de lui en utilisant un dispositif d'obéissance dans ses implants cybernétiques.

Les membres de S.M.S. Macross Quarter enquêtent sur la vérité derrière la destruction de la flotte de recherche à grande échelle 117 lors d'une attaque des Vajra et Ozma Lee trouve l'ombre de l'ambition de Grace O'Connor dans l'incident où Ranka a perdu sa famille. Pendant ce temps, les forces militaires NUNS de Frontier se préparent à une bataille décisive finale pour protéger la flotte des Vajra.

Après être arrivées sur la planète d'origine des Vajra, la flotte de Frontier lance une attaque totale et Battle Frontier parvient à charger directement au centre des forces ennemies. Cependant, Island One (la principale zone résidentielle de la flotte) subit une contre-attaque féroce des Vajra et devient menacée. Pendant cette crise, la silhouette d'une personne commence à se projeter sur la scène du pont Battle 25.