Una escena del pasado, en donde tres amigos se reúnen en la colina de un lejano planeta, es el preludio de un enfrentamiento que el destino se encargaría de concretar. Es el año 2040, y las temeridades del teniente y piloto Isamu Alva Dyson son motivo más que suficiente para reubicarlo lejos del frente de batalla. Isamu es reasignado, para alegría de éste, como piloto de pruebas de un nuevo Valkyrie en la base New Edwards, planeta Edén.
Al arribar allí, se cruza con el otro prototipo de Valkyrie en un vuelo de pruebas, el cual deja al VF-11 Thunderbolt de Isamu como si fuera una lata de sardinas. En la sala de vuelos, Isamu es puesto al día de su asignación, conocida como el Proyecto SuperNova, una competencia que determinará al Valkyrie que a su vez reemplazará al vetusto Thunderbolt, merced a nuevas características especiales que lo diferencien de su predecesor. Los cazas por elegir son el YF-19 y el YF-21, el último asignado a Isamu tras sufrir una serie de accidentes. Al mismo tiempo, conoce a su rival, el jefe zentraedi Guld Goa Bowman, y al punto se pone de manifiesto una cerrada rivalidad.
Terminadas las primeras pruebas en el simulador, Isamu decide que sólo volará el Valkyrie en sí, y se escapa un rato de la base con Lucy McMillan para divertirse en la ciudad. Al mismo tiempo, la llegada de la estrella del canto, Sharon Apple, no pasa inadvertida, sobre todo por Guld, quien ve junto a la comitiva a la cantante a Myung Fang Long, a quien conoce desde hace tiempo.
En el concierto de Sharon Apple, encontramos a Isamu, Lucy y Yang Newman, jefe de ingeniería y creador del YF-19.
Yang hackea el sistema de Sharon Apple para tener control temporal sobre ella, hecho que no pasa inadvertido por la seguridad, que pese a no encontrarlo se centra sobre Isamu y compañía. El resultado es un cierto descontrol en Myung, conectada al sistema. Esto se demuestra aun más cuando una de las imágenes holográficas de Sharon besa a Isamu. Al día siguiente, el joven piensa en la forma de hacer piruetas mientras esté en tierra, justo cuando el ya reparado YF-19 sale del hangar para su primer vuelo de pruebas a pesar de la extrema preocupación de Yang. Una vez a bordo, Isamu demuestra toda su habilidad y la verdadera fuerza del nuevo Valkyrie al formar una figura en el cielo, sólo por el placer de hacerlo, ante la admiración del equipo en tierra y un desmayo de Yang. En los días siguientes, la competencia entre Guld e Isamu se hace más cerrada, y el desarrollo del YF-19 es por mucho muy superior al del YF-21 gracias a la habilidad innata de Isamu, aunque éste recibe una llamada de atención del coronel. En ese momento, se lleva a cabo un negocio clandestino, uno que tiene que ver con Sharon Apple.
Tanto Isamu como Guld reciben una llamada extraña, la cual les dice que habrá un incendio en la sala de conciertos. Preocupado por su seguridad, Guld llega a la sala y rescata a una desmayada Myung del incendio advertido, aunque el piloto resulta muy lastimado. Isamu llega tarde, sólo para ver que el siniestro ya está controlado. En el hotel de Muyng, ésta se encarga de las heridas de Guld. Viendo las heridas de Guld y aclaradas las cosas, la rivalidad entre ambos crece al punto de olvidarse de la práctica de turno y enfrascarse en una guerra personal. Pese a la inicial ventaja de Isamu, Guld había cargado balas reales, y daña al Valkyrie de Isamu ante la sorpresa de la base.
Myung visita a un convaleciente Isamu en el hospital tras el incidente con Guld. A pesar de todo, el piloto se escapa del establecimiento y se lleva a Myung con él. Mientras tanto, Guld explica lo sucedido en el incidente al comando de la base, argumentando que el Gunpod se disparó accidentalmente. Sin pruebas suficientes, y por recomendación del alto mando, el zentraedi queda libre de culpa, aunque tiene una pequeña charla con el coronel Millard. En la Tierra, la prueba de un nuevo caza de características desconocidas es vigilado por el alto mando de la fuerza terráquea.
De vuelta en Edén, Yang y Lucy le reclaman a Guld por los hechos pasados, justo cuando Isamu y Myung llegan al hospital. Guld pierde los estribos y se enfrasca a golpes con Isamu, pese a que éste se encuentra herido. Por impedirlo, Myung también es golpeada, y en su desesperación explica la verdad acerca de ella misma y de Sharon Apple. La famosa cantante virtual funciona sólo gracias a sus propias emociones, pues su programa de inteligencia artificial aún no está perfeccionado.
Luego, Myung es informada de que debe ir a la Tierra para un concierto por la celebración del armisticio con los zentraedi. Entretanto, Sharon se activa sola en forma misteriosa, hecho que es presenciado por Yang. Al investigarlo, se da cuenta de que Isamu tiene mucho que ver en el asunto.
Isamu entrena con el YF-19 para aventajar a Guld, pero la notificación de que el proyecto ha sido cancelado a raíz de la presencia de un nuevo caza no tripulado deja varados a ambos pilotos y sin la posibilidad de hacer nada. Con la ayuda de Yang, Isamu se roba el YF-19 para aguarles la fiesta de presentación del nuevo caza a la U.N. Spacy. Bajo las órdenes de Millard, Guld persigue a Isamu con la intención de reducirlo de una vez por todas. En la Tierra, Myung descubre la verdad detrás de Sharon Apple, pero cuando trata de huir, es la propia Sharon quien la detiene, alegando que ama a Guld, aunque ama mucho más a Isamu y está esperándolo.
Con el concierto de Sharon Apple en marcha, Isamu llega a la órbita de la Tierra con Yang, y ven la manera de ingresar a la atmósfera sin que el sistema de defensa planetaria los convierta en añicos. Entretanto, Myung se libera de la trampa de Sharon a la fuerza y luego intenta conseguir ayuda y detenerla. En el cielo terrestre, Isamu ha pasado por la defensa planetaria, pero es perseguido muy de cerca por Guld y el YF-21. Al ver que no puede seguir con su plan, Isamu decide arreglar cuentas con Guld de una vez por todas, y se inicia una descomunal pelea entre ambos Valkyries por el área cercana a ciudad Macross. Mientras pelean, ambos recuerdan cada rencilla que tuvieron, sólo para que Guld finalmente recuerde la verdadera razón por la que culpaba a Isamu. Fue él quien atacó a Myung cuando eran jóvenes, pero lo había olvidado. Ya no sirven los arrepentimientos, pues ve cómo la lluvia de misiles parece dar de lleno en el YF-19. Aturdido, se culpa por lo sucedido, pero se aturde aún más al ver la silueta intacta de la nave de Isamu: éste había sido más astuto. Finalmente, ambos hacen las pases. Pero la tranquilidad no dura mucho, ya que el Ghost X-9 controlado por Sharon se aparece para retar a ambos pilotos. Yang descubre que es Sharon quien controla al caza no tripulado justo cuando ésta se comunica con ambos contendores y les dice no necesitar más a Myung. Guld convence a Isamu de ir por Myung, mientras él pelea con el Ghost. En la Macross, Sharon hipnotiza a los asistentes del concierto y se apodera de la propia Macross para luego activarla. Adentro, Myung se defiende como puede de los guardias mientras se dirige al control central. Isamu llega ante la fortaleza espacial sólo para ver a todos bajo el control de Sharon. Tras localizar a Myung, es atacado por toda la Macross. Myung trata de eliminar a Sharon, pero sin éxito. Entretanto, Guld ve que no tiene posibilidades de vencer al Ghost y, tras despedirse de Isamu, desactiva el limitador del YF-23 y destruye al caza no tripulado, aunque lo paga con su vida. Un enardecido Isamu carga contra la Macross, pero Sharon, tras obligarlo a expulsar a un hipnotizado Yang, trata de hacerlo estrellarse. Sin control, empieza a desplomarse, pero la voz de Myung, quien canta desde su corazón, logra despertarlo, y en un último esfuerzo embiste contra la computadora de la Macross, a la cual destruye junto con el mortal programa. Myung ve morir a Sharon y luego llora de alegría al ver a Isamu a salvo en su Valkyrie.