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在夜晚的废弃工厂，试图拯救即将被怪物袭击的少女的少年武藤和树，被贯穿胸口，死亡。但第二天早上，和树却像什么都没发生过一样醒来。身体也没有异常。那是一场梦吗……？尽管疑惑，和树还是前往学校（私立银成学园），度过平凡的一天，而有人正静静地注视着他。那个男人是学园的教师巳田。他放学后将和树留下，两人独处时，拿出了昨晚和树在废弃工厂本应丢失的包。为什么巳田会有这个包……那件事果然是现实吗？在混乱的和树面前，变成怪物的巳田袭击了他！

和树与斗贵子一同来到了事件起始之地，幽灵工厂。两人试图探寻创造赫姆克鲁斯者的真实身份与目的，却遭到从空中袭来的、拥有大鹫之翼的赫姆克鲁斯及其背上身着学生服的男子的突袭。两人勉强成功击退敌人，但斗贵子却被赫姆克鲁斯的幼体寄生了。这样下去，一周后她的脑就会被支配，化为赫姆克鲁斯……！

和树一边为了自由操控自己的武装炼金长枪而特训，一边为了获得拯救斗贵子的解毒剂，寻找赫姆克鲁斯的创造主《戴着蝴蝶面具的银成学园三年级学生》。另一方面，创造主也命令手下的赫姆克鲁斯·蛙井去寻找使用长枪的少年…和树。但蛙井无视命令，接触了和树。和树与赫姆克鲁斯的首次一对一战斗开始了……

和树遇到的病弱三年级学生，正是赫姆克鲁斯的创造者蝶野攻爵。被和树与斗贵子抓住的蝶野攻爵说道，为了超越侵蚀自身的不死之病，自己将变为人型赫姆克鲁斯，获得不老不死的身体。面对即便夺取他人性命也要反抗死亡命运的蝶野攻爵，斗贵子试图破坏他从自己细胞培养出的赫姆克鲁斯本体。此时，赫姆克鲁斯·鹫尾袭来。

和树与斗贵子对鹫尾发动连续高速攻击：和树充当诱饵引出鹫尾的防御，在其体势崩溃时由斗贵子给予致命一击。但鹫尾凭借野生的本能与战士的经验看穿了两人的作战，斩裂了斗贵子的身体！和树独自一人向鹫尾发起挑战。想要守护给予自己新生命的斗贵子的和树的心意，想要实现拯救自己的蝶野攻爵的愿望的鹫尾的心意，无法退让的两种心意激烈冲突，产生了耀眼的闪光！

蝶野攻爵在祖先进行炼金术研究的土藏中，等待着赫姆克鲁斯本体孵化的瞬间。面对赶来的和树，蝶野攻爵表示可以给他解毒剂，但赫姆克鲁斯是自己的命脉，绝对不会交出去。此时攻爵的弟弟次郎出现，破坏了装有赫姆克鲁斯的烧瓶。但攻爵的呼喊使赫姆克鲁斯产生反应，与他一体化，人型赫姆克鲁斯·蝴蝶诞生了。和树究竟能否得到解毒剂！？

布拉沃队长招募和树成为炼金战士。同时他自己也成为了学园宿舍的管理员，让斗贵子转入银成学园，以备敌人的暗中活动。因为蝴蝶博士率领的LXE·超常选民同盟，正与曾背叛炼金战士的叛逆者联手开始活动。在“想守护重要之人”的心情与“自己没有那份力量”的恐惧之间摇摆的和树面前，被蝴蝶博士复活的蝶野攻爵出现了……

布拉沃追问金城，试图获取LXE的情报，但金城被新敌人·阵内为封口而杀害。和树再次切实感受到自己已投身于超凡的战斗之中。布拉沃为了让和树作为炼金战士得到彻底锻炼，开始了特训。同时，布拉沃将金城使用过的核铁托付给了斗贵子。当晚，被阵内操控的宿舍学生们一齐袭击了斗贵子……！

和树结识了两位三年级学生——双胞胎姐弟，担任学生会长的姐姐早坂樱华，与剑道部强手弟弟早坂秋水。对说出“只想尽可能变强”的秋水产生亲近感的和树，他们却是LXE的信奉者。两人被命令搜索并抹杀学园内的炼金战士。探查转校生数据，调查斗贵子真身的樱华……某天，嫉妒早坂姐弟任务的LXE成员泰与希闯入了学园。

得知彼此真身的和树与早坂姐弟大为惊讶。但早坂姐弟没有迷茫。将先手让给和树的秋水，发动了日本刀武装炼金“剑侍X”。这柄具有吸收能量特性的刀，使和树长枪的特性无效化。也就是说，胜负将仅由彼此拥有的力量来决定……激烈冲突的两人，剑侍X的闪耀确实地不断切割着和树的身体。终于，秋水放出了浑身的一记逆胴斩！

和树试图阻止打算杀死早坂姐弟的斗贵子，但她对和树说：“在你那份天真夺走你的性命之前，我要先夺走你战斗的手段”，并将刀刃指向和树。尽管全身被砍伤，和树仍不断诉说“不能轻易舍弃生命！”在斗贵子畏缩的瞬间，被妄执驱使的秋水贯穿了和树的身体……！但樱华随即放出的箭的能力，将和树的伤转移到了她身上。面对即将失去的生命，和树、斗贵子会怎么做？

布拉沃、和树、斗贵子突袭了LXE的据点。但在那里的只有月面。他告知，蝴蝶博士将学生们作为祭品，为了复活背叛的战士而前往了银成学园。急忙赶往学园的和树与斗贵子，被原因不明的浓雾阻挡了去路。浓雾中，人型赫姆克鲁斯群正试图袭击学生们……！此时，终于得到核铁的蝶野攻爵也独自前往学园。

在朋友们的声援中持续战斗的和树，其过于强大的力量让斗贵子抱有疑问与不安。但局势因获得核铁之力的蝶野攻爵乱入、并与蝴蝶博士开始战斗而陷入混战。混乱中，背叛的战士终于觉醒了。随即学生们接连倒下。背叛的战士开始了进食——直接吸收周围生物的生命能量。和树面对倒下的学生们的身影剧烈动摇，但是……

从百年沉睡中醒来的背叛战士维克托。他认定和树与斗贵子是炼金战士后，露出强烈的憎恶，将两人一击击退。尽管被能量吸收，和树却不知为何仍能继续战斗，但维克托将他的长枪——核铁——心脏的替代品——打得粉碎，和树断绝了性命。面对和树的死，斗贵子仰天痛哭……“让你们一同逝去吧。”当维克托这样告诉斗贵子时，出现裂痕的和树的核铁开始了跳动……！

变得与维克托拥有相同容姿的和树，展现出狂战士般的战斗方式，但在斗贵子悲痛欲绝的呼唤下恢复了自我。据蝶野攻爵所说，和树的变貌是因为“变成了人类与维克托之间的中间存在”。布拉沃返回本部，决定去确认百年前发生了什么。不久迎来暑假的和树，与斗贵子和同伴们一起去了海边，仿佛那件事从未发生过一般度过了愉快时光。但斗贵子面前出现了一个神秘男子……

在夜晚的海边，和树从布拉沃那里听到了令人震惊的事实。被植入黑色核铁的和树，六周后也会变得和维克托一样，成为仅存在就会散布死亡的、可憎的怪物。为了守护哪怕多一条生命而打算杀死和树的布拉沃，与决心将斗贵子给予的生命作为人类活到最后的和树。为了贯彻各自信念的悲哀激战开始了。终于，布拉沃的拳头贯穿了和树的胸口……！

斗贵子对打算前往她获得黑色核铁之地的和树说：“我不会离开你。你和我是一心同体的。”对斗贵子怀有憧憬之情的刚太听到这番话，受到了巨大冲击。独自徘徊时，他遇到了追踪斗贵子和和树的再次抹杀部队。为了守护成为战团叛逆者的斗贵子，刚太发动武装炼金，摆出架势。但面对战士长·火渡等身经百战的战士，有胜算吗……！？

和树、斗贵子、刚太前往黑色核铁曾所在的地点——牛顿苹果女子学院。再次抹杀部队也以学院为目标，但蝶野攻爵挡在了他们面前。比战士长屠杀了更多赫姆克鲁斯的男人·战部独自留下，与蝶野攻爵战斗。他拥有超越赫姆克鲁斯的修复能力。蝶野攻爵有何对策？与此同时，被战团任命指挥搜索与讨伐维克托的战士·千岁，召回了在深山修行的早坂秋水……

与和树走散的斗贵子和刚太，遭到了根来的袭击。面对能自由进出亚空间的根来的能力，刚太束手无策。但根来对斗贵子发动攻击所引发的愤怒，反而唤起了刚太的冷静，使他转为反击。另一方面，发现了维克托的讨伐部队一齐发动攻击，但在维克托过于强大的力量面前被压倒。此时，布拉沃出现在了和树面前。两人的最后决战开始了……

和树与布拉沃为了做个了断而开始战斗。闯入这场震撼山林的激斗的，是追着两人而来的斗贵子和刚太。斗贵子向布拉沃恳求，希望他能给出寻找无效化黑核铁手段的时间。但布拉沃回答说不能把赌注押在一线希望上，在葬送和树之后，自己也会了结性命。听到这话的和树，对布拉沃放出最后一击：“我会赢你。赢了就不会让你死！”

身负再次抹杀和树之任的火渡，其武装炼金“荣耀之炎”将除身着银肤的布拉沃之外的所有人蒸发得灰都不剩……本应如此。但身处银肤之中的是和树、斗贵子、刚太。在被火焰包围的瞬间，布拉沃舍弃自身救了和树等人。被失去布拉沃的愤怒驱使，和树与火渡激烈冲突。与此同时，维克托正与炼金战团交战，展现出其深不可测力量的冰山一角……

炼金战团对维克托的总攻击开始了。火渡率领的炼金战士们发起挑战，但维克托的进化已达到最终阶段，发挥出与之前截然不同的强大力量。另一方面，抵达牛顿苹果女子学院的和树等人，与蝶野攻爵、御前会合了。迎接一行人的是维克托的妻子亚历山德里亚和女儿维多利亚。据说两人为了将变成怪物的维克托变回原样，持续进行了百年的研究……

能够变回人类的，只有维克托和自己中的一人。和树被逼入了终极的抉择。某天，和树与斗贵子一同回到银成市，装作什么都没发生过，与同伴们在游乐园尽情享受了夏日的一天。但在回去的路上，和树拒绝了去二次会的邀请，独自一人前往水塔。自己的选择早已决定。虽然已经决定，但这样一来我……！独自低着头的和树身旁，斗贵子来到了他身边……

能够将维克托再次变回人类的白色核铁终于完成了。但由于精制需要时间，白色核铁只有一个。和树向斗贵子表明了自己的决心：先让维克托变回人类，然后请蝶野攻爵完成第二颗白色核铁，自己也变回人类。此时，炼金战士们正在海上与进化到第三阶段的维克托展开激战。无论打倒多少次都会再生的维克托让战士们陷入苦战，手持白色核铁的和树等人赶到了现场。和树立刻将白色核铁打入了维克托的胸口，但是……

维克托通过从周围生物身上夺取能量的“能量吸收”，无论被打倒多少次都能持续再生。为了阻止他再生并将其击败，和树将他带到了周围没有生物的月球上。另一方面，留在地球的斗贵子因和树的离去而消沉，但她在思考最后能为和树做些什么。于是，斗贵子代替和树，执行了作为炼金战士的最后任务。

和树未能与蝶野攻爵了结的决斗。为了至少代替他完成，斗贵子前往了蝶野攻爵曾设有据点的地点。但蝶野攻爵说“和树的替代品并不存在”，不予理会。随后斗贵子查明了他的研究，得知他打算烧尽世界。为了守护和树拼上性命拯救的世界，斗贵子试图破坏他的研究物，但是……