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Akiyuki vivait une existence de lycéen paisible sur l'île Sentan. L'endroit est ravagé par une attaque armée étrange, et une créature prend le contrôle du corps d'Akiyuki.

Transformé en Xam'd, Akiyuki doit combattre l'invasion ennemie, protégeant son amie, Haru. La mystérieuse Nakiami apparaît et le récupère soudainement, et le transporte au vaisseau postal aérien Zanbani, où elle vit.

Nakiami applique un traitement spécial au bras d'Akiyuki pour contenir le pouvoir du Xam'd. Durant ce temps, sa famille et ses amis s'inquiètent à son sujet.

S'accoutumant progressivement à son environnement, Akiyuki suit un entraînement spécial pour contrôler ses pouvoirs.

Nakiami rencontre de vieilles connaissances, tandis que le reste de l'équipage du Zanbani se demande si elle va quitter le vaisseau. Une camarade de classe de Haru et Furuichi, qui a perdu toute sa famille durant l'attaque armée, tombe dans le désespoir.

Haru reçoit enfin des nouvelles d'Akiyuki, juste après être entrée dans l'armée avec Furuichi. Ils sont confrontés à un Xam'd de test, au camp d'entraînement, qui s'est échappé du laboratoire de recherches.

Akiyuki reçoit les lettres de Haru, qui tient à le rencontrer au Col de Tsumebara. Il s'y rend avec Roppa. Mais il rencontre sur le chemin des humains qui se sont transformés.

Akiyuki et Haru se rencontrent finalement, mais cet événement est arrêté par Furuichi, furieux envers Akiyuki, et le combat après avoir découvert qu'il était bel et bien un Xam'd.

Raigyo, lui aussi Xam'd, débarque sur le Zanbani après 2 ans d'absence. Tous les membres de l'équipage sont heureux de le revoir, mais Akiyuki a du mal à partager ce sentiment unanime.

Raigyo demande à l'équipage de se rassembler pour une photo de groupe. Haru décide de continuer sa carrière militaire.

L'équipage du Zanbani doit se défendre contre l'assaut d'humanoïdes des Forces du Nord.

Suite à l'incident du Zanbani, Nakiami décide de retourner dans son pays natal, et Akiyuki décide de la suivre. Haru rend visite à Furuichi, étonnamment absent, et découvre qu'il est, lui aussi, un Xam'd.

Akiyuki met Haru au courant de son retour sur l'île Sentan, mais prévient du même coup l'armée de sa présence. Après une brève visite chez son père, la rencontre entre Akiyuki et Haru a lieu, une nouvelle fois écourtée par Furuichi, qui s'énerve et utilise son pouvoir.

Furuichi perd le contrôle de ses pouvoirs et devient fou. Défait par Akiyuki, il redevient calme. L'armée intervient et arrête Haru et Furuichi, tandis qu'Akiyuki couvre la fuite de Nakiami en prenant le Commandant Kakisu en otage.

Akiyuki perd le contrôle de lui-même, et son masque de Xam'd reste fixé continuellement. Il est capturé alors par des commerçants d'esclaves. Nakiami continue son voyage et rencontre Yango, un enfant Xam'd.

Nakiami et Yango continuent leur périple. L'armée du Sud fait des expériences sur la petite sœur de Haru. Une mystérieuse créature persuade une femme âgée d'acheter Akiyuki chez le marchand d'esclaves.

Haru a une chance de s'échapper. Nakiami arrive à son pays natal, et est reçue par le chef, qui n'est autre que sa petite sœur.

Après avoir fui l'armée, Haru se lance dans un voyage pour retrouver Akiyuki par elle-même. Pendant ce temps, Nakiami découvre le plan douteux de Kujireka de déclarer la guerre au gouvernement du Nord.

Kujireka demande le soutien de Nakiami, mais est complètement rejeté et Haru parvient finalement à atteindre Akiyuki et à l'aider à retrouver la mémoire.

Nakiami et Yango ne quittent le village de Tessik que pour voir celui ci se faire attaquer par un flotte d'aéronefs. Dans le même temps, Akiyuki et Haru se mettent en quête de l'entrée de la chambre d'accélération

Ryuuzou et le père de Haru se mettent en route pour sauver Midori du laboratoire militaire de l'autonomie extrême orientale. Akiyuki et Haru s'aventurent plus avant dans la chambre d’accélération.

Raigyo et Ishuu continuent leur assaut sur la tour. Ryuuzou affronte le commandant Kakisu. Akiyuki et Haru apprennent la vérité sur le Quickening.

Raigyo et Ishuu font leur dernier effort dans la chambre de l'Empereur Hiruken. Nakiami et Yango quittent le dirigeable Tessik pour arrêter la bataille au-dessus de la Chambre de Quickening.

L'empereur Hiruken est libre. Haru, Nakiami et Akiyuki rencontrent Midori transformée et unissent leurs forces pour l'arrêter.

Akiyuki affronte seul l'empereur Hiruken tandis que Nakiami termine sa formation avec Lady Sannova.

Nakiami s'enferme dans la Chambre de Quickening et la confrontation avec l'Empereur Hiruken touche à sa fin. Cependant, Akiyuki se transforme en pierre et, neuf ans plus tard, il se réveille et retrouve ses proches.