930年代，以欧洲为中心突然出现的人类之敌“涅洛伊”。能够对抗以通常的兵器难以破坏的涅洛伊的，只有被称作魔女的、拥有特殊魔法力的少女们而已……。“无畏魔女”是介于“强袭魔女”第1期和第2期之间的故事。1944年9月，在以第501统合战斗航空团“Strike Witches”为中心的联合军活跃之下，高卢共和国上空的涅洛伊巢穴消灭，欧洲西部的安全得到了确保。以此为机，联合军开始正式计划对欧洲中央~东部方面的反抗作战。在欧拉西亚帝国彼得堡构筑了基地的，第502统合战斗航空团“Brave Witches”

「在你眼中的世界是什麼樣的呢？」獲得鑰匙的兩位女孩帕皮卡和可可娜，踏上位於不同時間不同空間的「Pure Illusion」世界的冒險之旅，尋找能夠實現願望的「耳之碎片」。兩人遭遇無數的艱難險阻，但「耳之碎片」總會在她們陷入危機時綻放光芒，給予帕皮卡和可可娜變身的能力。