1933年,女共产党员赵一曼与她的丈夫老曹,受命在日军占领下的哈尔滨市电车工人中开展工作,组织工人罢工。敌人慑于群众声威,表面上佯装让步,暗地里却加紧部署镇压。赵一曼洞察此情,在罢工胜利后迅速组织转移。老曹不幸被捕,不久即被杀害。赵一曼转移到农村后,动员教育农民,组织起一支抗日队伍,活跃在珠河两岸。1934年秋,他们又与王团长率领的一支抗日队伍在珠河附近的山里会师。1935年冬,传来红军长征到达陕北的消息,部队举行联欢晚会, 营地却被敌人发现,敌人蜂拥而来,将整座山团团围住。赵一曼当机立断,嘱王团长率部突围,她带着一个排留下掩护,终因负伤而被俘。敌人对她诱降,被严词拒绝。继而又加严刑拷打,她仍不屈服。敌人得不到任何口供,又唯恐她伤重死去,断了线索,便把她送入医院。在医院里,她对护士小韩和敌人派来监视她的看守反复讲述抗日道理,晓以大义。不久,他们两人自动提出愿与赵一曼一起逃走,投奔抗日队伍。某夜大雨滂沱,赵一曼等三人逃离医院。中途被敌人追上,抓回狱中。临刑时,她大义凛然,面无惧色,英勇就义。。近未来,当年繁华喧嚣的东京因核电站事件变成了死城,被成为世界第一大幽灵城市。然而即便在这座死寂的废墟中,仍有幸村者盘桓于此。20XX年,三名没有配备任何防辐射装备的少女出现在旧东京。她们名叫成濑荆(户松遥 配音)、深作葵(花泽香菜 配音)、野村妙子(明坂聪美 配音),是通过遗传基因改造生下来天生具有抗辐射能力的少女,统称“COPPELION”。在防卫大学附属特别工科学校教官三岛鬼兵陆佐(小山力也 配音)的指挥下,少女们四处搜索幸存者,前所未有的经历以及感受接踵而至,少女们的心中作何感想……
本片根据井上智德的漫画原作改编,COPPELION少女们的姓氏均来自日本著名导演,普通人姓氏则来自日本的文豪作家。。