La série se déroule pendant la Seconde Guerre mondiale. Des monstres puissants nommés Siren apparaissent soudainement de la mer. Pour les contrer, une section de l'armée nommée Azur Lane est créée. Cette section est composée de jeunes femmes capables d'utiliser un système avancé d'armement naval ou d'aviation. Ainsi, elles réussissent à repousser les forces ennemies lors d'une attaque. La guerre est cependant loin d'être finie.