Действие разворачивается в будущем, где человечество колонизировало космос. После войны с расой гигантов Зентради люди стремятся поддерживать мирные отношения с другими инопланетными видами. Алто Сайянаги, житель колонии Макросс Фронтир, мечтает о карьере звездного певца и полетах в космос. Его обычная жизнь прерывается с прибытием на колонию популярной певицы Шерил Ном для проведения концерта. Вскоре после этого поселение подвергается неожиданной атаке со стороны неизвестных космических кораблей. Алто вместе с группой товарищей принимает решение вступить в вооруженный конфликт, чтобы защитить свой дом от вторжения.

В процессе обороны колонии герои знакомятся с Ранкой Ли — девушкой, обладающей необъяснимыми способностями и вокальным талантом. Алто, Шерил и Ранка объединяют усилия с другими союзниками для участия в серии космических сражений. Параллельно с военными действиями Алто приходится делать сложный выбор, связанный с его собственным прошлым и будущим, а также разбираться в своих чувствах к двум певицам. Конфликт приводит к решающему противостоянию, в результате которого угроза колонии устраняется, а хрупкий баланс в космосе сохраняется.