イノベイドの力による支配で地球人類を導こうとしたリボンズ・アルマークとソレスタルビーイング(CB)の死闘は、真のイノベイターへの覚醒を遂げて人間同士の相互理解への道を示した、刹那(CV: (CV: 古谷徹)5%AE%AE%E9%87%8E%E7%9C%9F%E5%AE%88/18092">宮野真守)・F・セイエイ(CV: 宮野真守)の勝利によって幕を閉じた。情報操作によって悪行を隠蔽し続けていた独立治安維持部隊アロウズは解体され、世界は再編成された地球連邦平和維持軍(連邦軍)の下で、ようやく真の平和へ向けて歩み始めたのだった。
それから2年後の西暦2314年。表舞台から姿を消したCBの刹那やロックオン(CV: 三木眞一郎)・ストラトス(CV: 三木眞一郎)達は戦争の抑止力となるべく、密かに活動を続けていた。しかし、新たな戦争の火種が迫りつつあった。発端は、130年前に廃船となったはずの木星探査船「エウロパ」の地球圏への漂着。エウロパには一切の生体反応が無かったが、地球への突入を防ぐために連邦軍のイノベイターであるデカルト(CV: 勝地涼)・シャーマン(CV: 勝地涼)大尉の手で破壊された。しかし、この一件以降、無人の乗り物の暴走、イノベイターへ覚醒しつつある人々への脳量子波の干渉、人体へ寄生する謎の金属生命体の発見などの怪事件が頻発し始めた。
新たな戦いを予期したCBは、謎の金属生命体の調査を開始する。巡礼の旅に出ていたアレルヤ(CV: 吉野裕行)・ハプティズム(CV: 吉野裕行)やソーマ(CV: 小笠原亜里沙)・ピーリス(CV: 小笠原亜里沙)(マリー・パーファシー)と合流して宇宙へ上がったCBの前には、破壊されたはずのエウロパが無数の金属生命体と共に現れ、襲いかかってきた。それらの放つ強烈な脳量子波に刹那は翻弄されるが、救助に現れたティエリア(CV: 神谷浩史)・アーデ(CV: 神谷浩史)によって窮地を脱する。地球連邦政府に「ELS」と名付けられた金属生命体は、脳量子波に惹きつけられる特性を持っていた。政府は木星から新たに現れたELSの大群との接触を図り、デカルトを含めた先遣艦隊を火星圏へ送るが、浸食を受けた艦隊は壊滅。救援に駆けつけた刹那はトランザムバーストでELSとの対話を試みるが、その膨大な情報を受け止めきれず、脳にダメージを受けて昏睡状態に陥ってしまう。
この一件でELSを敵性生物と判断した政府は、地球への侵攻を阻止すべく決戦の準備を進め、絶対防衛線へ全戦力を集結させる。CBも参戦するが、1万対1という戦力差に加え、MSや巡洋艦の能力、GN粒子すらもコピーし、さらには連邦軍の攻撃を迅速に分析して立て続けに無効化するといった、ELSの驚異的な学習能力の前に圧倒されてしまう。敗北が決定的となったその時、夢の中でかつての仲間達に支えられて昏睡状態から回復した刹那が、新たなガンダム「ダブルオークアンタ」を駆ってELSの中枢へ飛び込み、対話のためのシステム「クアンタムバースト」を発動させた。その瞬間、刹那はELSが滅亡しかけた母星から脱出して人類に助けを求めていたことを理解し、ELSも人類が自分たちのような“群”ではなく“個”を基準に成立していることを理解した。刹那はELSとのさらなる相互理解のために彼らの母星を訪れることを決意し、量子テレポートで外宇宙へと旅立つ。それと同時に全てのELSは1か所へ寄り集まり、友好の証として地上からも目視できる大輪の花へと変化した。
それから50年後の西暦2364年。ELSの花は宇宙ステーションとして利用され、人類の4割がイノベイターへ進化した。人類がELSとの共存を進めながら外宇宙への進出に乗り出していく中、ELSとの対話を終えて50年ぶりに地球へ帰還した刹那は、老いたマリナ(CV: 恒松あゆみ)・イスマイール(CV: 恒松あゆみ)の下を訪れる。お互いの歩んできた道が間違っていなかったことを確認する2人の彼方では、ELSと融合したダブルオークアンタが花々に包まれるのだった。