中学2年生の少女、桜庭 小春（さくらば こはる）は、身長150センチの小柄な体に似合わぬ情熱を持つ天才的な機械工作の腕を持っている。彼女は父の工房を活用し、数年にわたる努力の末に自ら設計した3.5メートル級の搭乗型ロボット「サクラノヴァ」を完成させた。 初の試験走行中、突如謎の黒いロボット「オブシディアン」に襲撃され、かろうじて逃げ切るも、その出来事をきっかけに謎の組織「ナイト・オルド（Knight Ord）」からロボット同士の運動会「メカ・アスリート杯」への参加要請を受けることに。 運動会の競技に挑むうち、小春は愛機「サクラノヴァ」の性能を向上させ、戦闘用の武器も手掛けるようになる。しかし、ナイト・オルドの真の目的が明らかになると、彼女は否応なく戦いの渦中へ巻き込まれていく。 果たして、小春とサクラノヴァは、戦いの中で何を守り、何を失うのか。未来への希望を胸に、彼女の冒険が今始まる。