„Girly Air Force” to historia o Kei Narutani i jego przyjacielu z dzieciństwa, Song Minghua, uciekinierach z Chin, którzy próbują uciec przed tajemniczą organizacją Zai. Podczas ucieczki do Japonii ich życie ratuje dziwaczny czerwony samolot. Fascynacja Kei tym samolotem prowadzi go do spotkania z jego zbawicielką: dziewczyną, która jest „Anima” – pilotem wyjątkowego typu samolotu o nazwie „Córka”. Dziewczyna nazywa się Gripen, uroczy myśliwiec JAS-39F. Kei tworzy z nią więź i zaczyna pomagać jej w pokonywaniu problemów z lataniem. Wkrótce dołączają do nich Eagle, beztroski F-15J-ANM, i Phantom, dumny RF-4EJ-ANM. Razem tworzą eskadrę mającą na celu obronę ludzkości przed inwazją Zai.