Megazone 23 XI PILOT ver to nowy projekt osadzony na pokładzie Megazone 11, co odróżnia go od floty kosmicznych statków kolonijnych przedstawionych w oryginalnym wydaniu wideo anime z 1985 roku, Megazone 23. Główne statki Megazone 11 zaprojektowano jako realistyczne symulacje miast Ziemi, takich jak Tokio, a dodatkowo istnieje statek satelicki przypominający mniejsze japońskie miasto prowincjonalne z okolic roku 2020.
Główna bohaterka, Sakura, jest zwyczajną uczennicą drugiego roku gimnazjum, która mieszka na tym statku satelitarnym. Prowadzi ona podwójne życie jako członkini duetu wokalnego z Eve, przyjaciółką poznaną online.
Na jednym z głównych statków wybucha ruch oporu, którego celem jest zdobycie kontroli nad Tiamat – systemem sterującym całą flotą. Klucz do systemu zaginął w bitwie 80 lat temu, ale krążą plotki o jego ponownym pojawieniu się, co wzbudza zainteresowanie zarówno ruchu oporu, jak i rządu.
Pewnego dnia, podczas wizyty w Akihabarze na statku Tokio, aby spotkać się z Eve, Sakura zostaje uwikłana w atak terrorystyczny na stacji kolejowej. Eve zdalnie prowadzi Sakurę ku bezpieczeństwu, a ta napotyka Garland XI, motocykl-robot mecha zdolny do transformacji, który Eve instruuje ją, aby użyć.
