Em 1973, após a implacável Guerra Lunar de seis anos, a espécie alienígena hostil conhecida como BETA - Seres de Origem Extra Terrestre que são Adversários da raça humana - invadiram a Terra, matando bilhões e dizimando a Eurásia. Enquanto o BETA pode ser destruído com armas convencionais, sua classe laser é capaz de destruir frotas inteiras de aeronaves, forçando a humanidade a desenvolver macacões de combate gigantes chamados de Tactical Surface Fighters (TSF) para combatê-los. Quando o BETA alcançou o Japão em 1998, o aluno da escola militar e piloto da TSF - ou eishi - Yui Takamura recebeu a ordem de defender a última linha de defesa de Kyoto com seus colegas de classe. Ao custo de inúmeras vidas humanas e do sacrifício dos amigos de Yui, o Exército Imperial Japonês consegue repelir os invasores, deixando a destruição em seu rastro. No entanto, esse encontro deixa Yui determinada a nunca mais permitir que algo assim aconteça. Três anos depois, agora um tenente, Yui junta-se ao projeto XFJ, um programa de desenvolvimento de TSF japonês-americano com base no Alasca. Em uma equipe internacional composta pelo não cooperativo piloto de teste nipo-americano Yuuya Bridges e vários eishi de países perdidos para o BETA, a tarefa de Yui é ajudar a desenvolver o novo TSF Shiranui japonês. Em meio a tensões políticas herdadas da Guerra Fria, Muv-Luv Alternative: Total Eclipse segue a delicada missão de Yui e a jornada de Yuuya para superar os demônios do passado que ainda o perseguem. [Escrito por MAL Rewrite]