近未来、人類は突如現れた謎の巨大生命体ヒュージとの戦闘に明け暮れていた。通常兵器では倒しきれないこの強敵を前に、人類は決戦兵器「CHARM」を開発する。CHARMは10代の女性に高いシンクロを示し、人々はCHARM使用者を「リリィ」と呼んだ。この物語はリリィ養成機関――白百合女学院高等学校の工廠科に所属する真島百由、そしてその仲間の友情と戦いの物語である……。