Akcja anime rozgrywa się w alternatywnej przyszłości, w której Ziemia jest stale zagrożona przez komety i asteroidy nadciągające z kosmosu. Aby chronić planetę, powstają specjalne jednostki pilotów, których zadaniem jest neutralizowanie kosmicznych zagrożeń przy użyciu myśliwców wyposażonych w specjalistyczną technologię.
Główna bohaterka, nastoletnia Mikaze Honjou, wraz ze swoimi przyjaciółkami trenuje, marząc o karierze astronautki. Początkowo traktując swoje obowiązki beztrosko, szybko staje przed realnym zagrożeniem, które zmusza ją do poważnego spojrzenia na rolę pilota. Mikaze stopniowo dorasta do odpowiedzialności i odwagi, odkrywając wartość współpracy i determinacji w sytuacji kryzysowej.
Stratos 4 to produkcja utrzymana w lekkim, humorystycznym tonie, łącząca elementy science-fiction i kina akcji, uzupełnione o relacje między bohaterkami oraz ich codzienne problemy i sukcesy w drodze do zostania pełnoprawnymi członkiniami programu ochrony Ziemi.
