サンライズ制作のロボットアニメ。キャラクター原案・星野桂（D.Gray-man）、監督・松尾衡（ローゼンメイデン）、シリーズ構成・大河内一楼（コードギアス 反逆のルルーシュ）ほか、豪華スタッフが集結。人類の七割が暮らす宇宙都市「ダイソンスフィア」。中立国・ジオールはある日、ドルシア軍事盟約連邦から一方的に侵略を受ける。ジオールの咲森学園に通う平凡な高校生・時縞ハルトもまたその攻撃に巻き込まれ、そこで謎のロボット・ヴァルヴレイヴIと出会う。