「アクエリオン」によって地球が救われてから1万2千年後の世界。アルテア界と呼ばれる異界からの侵略を受け、人々は怯えて暮らしていた。これに対抗できるのは「アクエリア」と呼ばれる合体兵器のみであったが、そのパイロットを育成する聖天使学園では男女間の合体を固く禁止していた。 ある日、エレメント能力を隠して孤独に生きてきた少年アマタ・ソラは、少女ミコノ・スズシロと運命の出逢いを果たす。危機を目前にして彼女を抱いたままベクターマシンに乗り込み、真の名である「アクエリオン」を叫んだ時、3機のベクターマシンは新たな機械天使「アクエリオンEVOL」へと合体するのだった。