Nel 2032, Earth soffre di un'invasione improvvisa da parte di forze aliene. Sono passati diciannove anni da quell'evento, e con il caos che domina il globo, l'unico modo per salvare il mondo dalla distruzione totale è sopravvivere e combattere contro coloro che costringono Earth all'annientamento completo. Il personaggio principale del gioco, Black★Rock Shooter (ritenuta nel gioco una "arma vivente" designata con il nome BRS), è affidato al compito di proteggere l'umanità, possedendo la capacità di combattere contro gli invasori come arma definitiva. Lei emerge dalle rovine di San Francisco e assiste all'accumulo di truppe sopravvissute, che diventa il suo sostegno durante la missione.