故事舞台是公元2078年，日常中残留些微魔法的长崎市。主角是魔法使一族的末裔、17岁的月白瞳美，是个从小就仅能看见黑白二色的世界、对人闭上心扉、讨厌魔法的女孩。有天，她的祖母-大魔法使月白琥珀使用时间魔法将她送往60年前，并要求她去见17岁的自己。

来到公元2018年的时空，瞳美掉入葵唯翔的房间，从窗户离去时被与唯翔同社团的川合胡桃和风野浅葱看见。众人误以为是唯翔的女朋友，并带她前往月白家的魔法屋，由于高中的琥珀正在英国留学，她便接受月白家的收留。其后瞳美发现家传耳饰遗失，透过魔法找到遗落于唯翔的房间，与唯翔交谈时解释所有误会系源自魔法失误，并意外发现她可以看见唯翔绘画作品的色彩，想进一步询问却被唯翔拒绝。

月白家安排瞳美入读南丘高中，到校初日再度遇上摄影美术社成员。为澄清朋友误会，唯翔要求瞳美施展魔法证明身份（证明瞳美为魔法师且确实是因为魔法失误而出现在唯翔房间），不擅魔法的瞳美勉强施展但魔法呈现效果不佳，场面尴尬。而后独处时唯翔答应再给瞳美观赏绘画作品，并表示期待她能成功学会魔法。社团招生体验活动后，瞳美加入摄影美术社。

收到消息的琥珀提早结束留学回到日本与瞳美见面，个性开朗的琥珀很快与摄影美术社成员结识，并且鼓励瞳美告诉同社成员自己来自未来的身份。后琥珀以魔法使身份入社，社团改名为魔法摄影美术社。

此时唯翔创作遇到瓶颈，为鼓励唯翔，瞳美在琥珀指导下成功自制魔法星砂相赠。社团外出活动时，瞳美无意识地发动魔法进入唯翔画中世界，发现画作深处出现各种阴郁、负面的图案，她查觉此为唯翔内心黑暗面，以及他想放弃绘画的挣扎，追问之下引起唯翔强烈反感而离去，关系转僵。事后唯翔对瞳美道歉，承诺不会放弃创作，并希望瞳美能在他的作品中找回失去的色彩，两人和好后瞳美短暂恢复色觉。琥珀对瞳美暂时恢复色觉的契机展开调查，告知瞳美她可能在无意识间施展魔法封印自身色觉，而为了调查解除条件，琥珀让唯翔和瞳美进行各种相处，初始别扭的两人在实验后开始以名字相称。

随着对社团的投入，瞳美对摄影愈加热忱，向社长山吹将学习技巧，将却于两人独处时告白，不知如何回应的瞳美开始缺席社团活动，随后决定正面回复拒绝将的心意。同时暗恋将的浅葱在察觉到将的告白后不知所措而回避著瞳美，但在两人坦白心意后，很快就重修旧好。

琥珀决定在文化祭举办可让大家进入画作游玩的活动。唯翔负责作画，瞳美则在琥珀指导下成功练成进入画作的高级魔法。众社员一同遨游画作世界时，唯翔在未知深处遇见年幼的瞳美，对话过程中唯翔发现她早已封闭内心情感。魔法结束后瞳美告知唯翔自己的过去母亲是月白家首个不会魔法的成员，在自己成功使用魔法后抛弃她离家而去。瞳美归咎于自己为了使用魔法讨母亲欢心，却没考量到母亲对于无法使用魔法的厌恶，瞳美由此开始讨厌魔法、封闭内心，并把所有结果（包括失去色觉之事）当作惩罚概括承受。吐露心事的瞳美在唯翔极力开导下改变自责的心态，并感到如释重负。

文化祭前夕瞳美多次凭空消失又出现，但本人对消失期间发生的事情毫无印象。琥珀判断此为发动时间魔法后，时空修正现象把时空旅人拉入时间缝隙中，因此瞳美才会凭空消失。必须尽快于魔法效果最强的新月之时、同时也是文化季最终日，将瞳美送回未来，否则她将永远受困在时间缝隙。众人开始协助搜集时间魔法所需的大量高级星砂，但瞳美对于是否该回去一事十分纠结，她不想离开同社团的伙伴，特别是失去与唯翔的牵绊。回到家中，瞳美将思慕之情写于纸飞机上，并利用魔法传送给唯翔，随后两人在夜晚独自碰面，互相倾诉思念。

最后时间里，瞳美和众人度过难忘的文化祭。时间魔法发动期间，众人一一与瞳美道别，但唯翔仅简短告别而未表白心意。突然间魔法失控，瞳美跟前来相救的唯翔落入未知空间。此时两人终于说出心里话，感谢对方拯救了自己封闭的内心，并互相告白。而后未知空间随即解除，瞳美的色觉完全恢复，并成功回到未来。但琥珀察觉自己的时间魔法其实并未成功，原来最初60年后的自己在使用时间魔法时，早已设定当瞳美解开施加在自己身上的魔法时，就是她时空旅行的极限。所以瞳美带来的信件中并未提及将她送回未来的方法，就是因为她清楚知道高中时的琥珀无法驾驭。故琥珀暗自下定决心，要持续精进实力成为伟大的魔法使。

回到60年后的瞳美，终于理解祖母用意，明白自己也可以追求幸福。回到魔法屋，琥珀拿出社团成员们为瞳美准备的时光胶囊。由于时空旅人无法携带行李，他们决定把当时的相片制作成相簿，送给未来的瞳美留作纪念。唯翔则为瞳美创作名为“七彩的企鹅”绘本，讲述黑白企鹅（象征瞳美）和各种动物（社团伙伴们）的故事，而该绘本正是瞳美年幼时常与母亲一起阅读的书，在瞳美失去色觉后，七彩的企鹅绘本也成为瞳美唯一可以看见色彩的物品。

回到学校，瞳美主动和同学攀谈，并重新加入魔法摄影美术部，开启了拥有色彩的人生。而故事尾声时，瞳美独自到墓园追悼的未知坟墓，对象可能为瞳美的高祖母、曾祖父母、母亲、甚至是唯翔（依最终话唯翔开头之独白推测），然真相为何则留待观众自行想像。

每集列表

欧洲的某个国家，纳弗雷斯。

拥有天才高尔夫球技的伊芙为了生活，每天都靠赌高尔夫赚钱。

有一天，她和大企业的千金、高尔夫精英天鹫葵发生了命运般的邂逅。

生活在完全不同世界的两个天才。

仅仅一杆，就射穿了彼此的内心。

彩虹色子弹“Rainbow·Bullet”伊芙，

与压力无缘，纯粹享受高尔夫的“天真无邪的暴君”葵。

二人互相吸引，互相影响，互相改变——

才华与才华碰撞的高尔夫女孩的故事。

世界上首个以女子高尔夫为主题的原创动画，开幕！

——“展翅高飞，走向世界！”

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本作首次将高达系列的舞台放到了名为“宇宙纪元”的世界中，在这个时空下，人类分为在地球土生土长的“自然人”以及被称为“调整者”的基因改造人类。故事剧情的主要矛盾冲突由自然人对调整者的能力的嫉妒和憎恶派生，进而产生仇恨，最终几乎所有调整者都移民到了外太空，在由他们自己设计名为P.L.A.N.T.的巨大轨道空间殖民地内，自号为“P.L.A.N.T.”并过着田园诗般的生活。但是地球和P.L.A.N.T.之间最终还是爆发了战争。

地球分为两个主要派系：“地球联合”由大多数自然人国家组成，主要是欧亚联邦和大西洋联邦，以及一个被称为“蓝色宇宙”的自然人至上主义团体，其口号是“为了保护我们的蓝色和纯净的世界”。“地球联合”不是一个统一的联盟，各民族国家之间存在着各种内斗和不信任；第二个主要的地球国家是欧普联合首长国，一个坚定的政治中立和孤立主义国家，位于由世袭君主制统治的小太平洋岛屿上，而且其公民中包含有部分调整者。

在故事开始前，发生了两件大事，其一是被称之为“血之情人节”的悲剧。事件中，隶属于P.L.A.N.T.的一个空间殖民地“尤尼乌斯7号”被地球联合的核弹摧毁；其二是P.L.A.N.T.发起了反击，将中子干扰器深埋在地壳中，使所有的核反应、远程雷达和无线电都被干扰而不能运作，进而导致地球大部分地区没有电力和通信，并使得机动兵器需要依赖可充电电池来驱动。

P.L.A.N.T.是一个技术强国，尽管人口非常少，但是开发了许多新技术使得能够与地球方面相匹敌。而对机动兵器的开发使得他们在战争开始时占尽优势。

故事开始于中立的欧普联合所拥有的太空殖民地赫立奥波利斯，秘密开发了5台先进的机动战士，用于投入地球联合的部队，以换取他们的技术数据与中立的欧普联合军队进行共享。此外，赫立奥波利斯还为地球联合军建造了一艘独特的航母战列舰——“大天使”号作为5台机动战士的母舰。该殖民地遭到调整者军队扎夫特部队的攻击，其目的是窃取新型的机动战士。在扎夫特军入侵期间，一名欧普联合的学生，同时也是调整者的基拉·大和在看到朋友处于危险之中时，驾驶GAT-X05“突击高达”以抵挡入侵者，但在随后的战斗中，殖民地遭到严重破坏。随着赫立奥波利斯的解体，幸存者们登上了“大天使”号，开始了他们前往阿拉斯加地球联合基地的旅程。在前往阿拉斯加的旅程中，基拉驾驶突击高达击退了一系列来自扎夫特军的袭击，但在与他童年好友阿斯兰·萨拉的一次战斗中，双方差一点都被对方击杀。基拉在袭击中幸存下来，并由一名盲人牧师带到一个P.L.A.N.T.太空殖民地，在调整者家中修养。在此期间，大天使号抵达了阿拉斯加，但是扎夫特军对那里发起了全面攻击，压倒性的击退了地球联合部队。

在地球联合即将溃败的时候，基拉驾驶ZGMF-X10A“自由高达”前往阿拉斯加，这是一台搭载有高度先进的核动力和反中子干扰器的扎夫特机动战士，由P.L.A.N.T.最高评议会主席西盖尔·克莱因的调整者女儿、P.L.A.N.T.流行歌星拉克丝·克莱因授意偷走。利用自由高达，基拉结束了扎夫特和地球联合两军之间的战斗，但阿拉斯加基地随后还是被摧毁了。大天使号最终逃亡了中立国欧普联合。最终大天使号和新造舰“草薙”号离开地球进入太空，之后他们与拉克丝·克莱因领导的P.L.A.N.T.反对派和他们窃取的扎夫特军新造战舰“永恒”号（原本用于支援扎夫特军造机动战士用）汇合，共同组成“三舰同盟”以结束自然人与调整者之间战争的共同目标。在冲突中，阿斯兰得知基拉幸存下来并依照命令追捕他以夺回自由高达，与此同时获得了同样强大的原型机动战士ZGMF-X09A“正义高达”。然而，在得知作为P.L.A.N.T.最高评议会激进派领导人的父亲帕特里克·萨拉计划实施种族灭绝之后，阿斯兰抛弃了他的父亲并加入了“三舰同盟”。在最终战斗中，地球联合部队部署了装备有中子干扰器对消技术的核武器，该技术是从自由高达和正义高达动力系统的被盗数据中复制而来的。地球联合部队打算用核武器摧毁P.L.A.N.T.太空殖民地，但被扎夫特的创世纪阻止，这是一种搭载有微波激光器的超级武器，旨在对自然界进行种族灭绝。在三舰同盟的干预下创世纪最终被击毁并结束了战斗。随着和平条约的签署，战争最终结束。