立花響は、人気アーティストのライブに参加していた。しかしライブ中に認定特異災害ノイズが発生する。ノイズは人々を襲い、炭素に姿を変えていたのだった。逃げ惑う人々の中で、ノイズに立ち向かっていたのは人気アーティストのツヴァイウィングだった。立花響は大怪我を負うが、ツヴァイウィングの一人がある歌を口ずさみながらプロテクターに身を包み、ノイズと戦うツヴァイウィングの2人の姿だった。そして逃げ遅れて重傷を負った響。彼女を救うため、ツヴァイウィングの天羽奏は身を挺して戦うのだった。それから2年後、立花響はツヴァイウィングの風鳴翼が在籍する高校に進む。

「戦姫絶唱シンフォギア」は、少女たちが歌の力を武器に戦う物語です。主人公の立花響は、ある事件をきっかけに「シンフォギア」と呼ばれる特殊な装備を身につけ、人類の敵「ノイズ」に立ち向かいます。彼女たちの歌には、血が流れており、その歌声は「覚醒の鼓動」となり、絶望的な状況でも希望を生み出します。物語は、少女たちが自身の運命に立ち向かい、困難を乗り越えていく様子を描いています。戦闘シーンは迫力満点で、歌とアクションが融合した新感覚のアニメです。