少女を救おうとした少年、武藤カズキは化け物に胸を貫かれるが、翌朝、何事もなかったかのように目を覚ます。訝しむカズキは放課後、化け物に変化した教師の巳田に襲われる。その時、昨夜の少女からの電話が彼の携帯に…！
ホムンクルスを生み出した者の正体と目的を探ろうと、捜索を始めたカズキと斗貴子。二人は突如、空中から大鷲の翼を持つホムンクルスに急襲される。更に、斗貴子がホムンクルスの幼体に寄生されてしまい…。
斗貴子のホムンクルス化を防ぐ解毒剤を入手するため、パピヨンマスクの男を探すカズキと斗貴子。同時にカズキは、武装錬金を自在に操れるようになるための特訓にも励む。そんな二人を、ホムンクルスの蛙井が襲う。
パピヨンマスクの男を探すカズキは、死に至る病を患っているという三年生、蝶野と出会う。彼が手にしていたのは解毒剤…。蝶野こそがホムンクルスの創造主！ 彼は人間型ホムンクルスとなり、死を克服しようとしていた!!
ホムンクルスの鷲尾を前に、ホムンクルスの幼体に寄生され動きの鈍い斗貴子と、立ち向かっていくカズキ。斗貴子を守りたいというカズキと、自分を救ってくれた蝶野の望みを叶えさせたいという鷲尾、譲れない二つの想いが激突し、眩い閃光を生む！
斗貴子を救うため、解毒剤を求めるカズキ。ホムンクルス本体の完成を待つ蝶野攻爵。対峙した二人のもとへ攻爵の弟である次郎が現れ、ホムンクルス本体の入ったフラスコを破壊してしまう。が、攻爵の執念でついに、人間型ホムンクルスのパピヨンが誕生してしまった！
斗貴子を救ったカズキは、キャプテンブラボーよりLXE・超常選民同盟の存在と目的を知らされ、錬金の戦士としてスカウトされる。皆を守りたいという気持ちと、それには自分は力不足ではないかという気持ちに揺れるカズキ。そこへL.X.E.からの刺客、人間型ホムンクルスの金城が現る!!
ブラボーは、カズキを錬金の戦士として鍛え上げるための特訓を開始した。一方、斗貴子は別の任務を指示される。それは、金城の使っていた核鉄を守ることだった。その夜、その核鉄を奪取せんとするホムンクルス陣内に操られた寄宿舎の生徒達が、一斉に斗貴子に襲いかかる！
カズキは、生徒会長を務める早坂桜花と、剣道部の強豪である弟の秋水と知り合いになる。剣道の稽古を通じて近寄っていくカズキと秋水だったが…。早坂姉弟は学園に潜む錬金の戦士の捜索と抹殺を命じられたL.X.E.の信奉者だった。そんなある日、L.X.E.のホムンクルス二人が学園に乗り込んでくる。
互いの正体を知り、驚くカズキと早坂姉弟。だが早坂姉弟に迷いはない。初手をカズキに譲った秋水は、日本刀の武装錬金“ソードサムライX”を発動させる。激しく激突する両者だったが、サムライXの煌めきは、確実にカズキの身体を切り刻んでいく。そしてついに秋水は渾身の逆胴を放つ！
姉弟を殺そうとする斗貴子にカズキは、「救える命は全部救う」と訴え続ける。斗貴子がたじろいだ瞬間、秋水の刃が、カズキの身体を貫いた…！ だが咄嗟に桜花が放った矢の能力により、カズキの傷は彼女へと移る。失われようとする命を前に、カズキは、斗貴子は、どうする？
L.X.E.のアジトをブラボー、カズキ、斗貴子が急襲する。だがそこにいたのはムーンフェイスのみ。彼は、ドクトルバタフライが生徒達を生贄にし、裏切りの戦士を復活させるため、銀成学園に向かったことを告げる。急ぎ学園に向かうカズキと斗貴子だったが…。
友人達の声援を背に戦い続けるカズキの余りの強さに、斗貴子は疑問と不安を抱いていた。だが状況は、核鉄の力を手に入れたパピヨンが乱入し、ドクトルバタフライと戦い始めたこともあって、混戦に。そんな中、ついに裏切りの戦士が目覚めてしまう。
百年の眠りから目覚めた裏切りの戦士、ヴィクター。彼はカズキと斗貴子を錬金の戦士と見て取ると、激しい憎悪を露わにし、二人を一蹴する。圧倒的な強さにランスを粉々に打ち砕かれるカズキを前に天を仰いで哭く斗貴子…。その時、ひび割れたカズキの核鉄が躍動を始めた…！
ヴィクターと同じ容姿と化したカズキは、闘争本能に駆られ、狂戦士の如き戦いぶりを見せるが、斗貴子の悲痛な叫びに我を取り戻す。ヴィクターのこと、カズキのヴィクター化、そして黒い核鉄―ブラボーは本隊に戻り、これらの謎を解くための調査を決意する。
カズキはブラボーから驚くべき事実を聞かされていた。黒い核鉄を胸に埋め込まれたカズキは、六週間後にはヴィクターと同じく、存在するだけで死を撒き散らす、忌むべきモンスターと化すという。戸惑うカズキに錬金戦団から再殺命令が下された…！
斗貴子は、彼女が黒い核鉄を手に入れた場所へ向かおうとするカズキに、「私は君から離れない、君と私は一心同体だ」と告げる。その言葉にショックを受けた剛太は、錬金戦団戦士長の火渡率いる再殺部隊と出会ってしまう。斗貴子を反逆者とみなし抹殺すると言う火渡に、剛太は戦いを挑む。
ヴィクター化の謎を追い、黒い核鉄のあった場所、ニュートンアップル女学院に向かうカズキ、斗貴子、剛太。再殺部隊もまた学院を目指していたが、その前にパピヨンが立ち塞がる。ホムンクルス撃破数最多記録を持つ男、戦部とパピヨンの戦いはいかに…！
カズキとはぐれた斗貴子と剛太を、根来が襲う。物体に自在に出入りし神出鬼没な攻撃を前に、剛太は防戦一方。さらに、根来は傷を負った斗貴子にも攻撃を仕掛けてくる。剛太は、斗貴子を守りたいという気持ちに後押しされ、反撃を開始する…。
カズキとブラボーは、決着を付けるべく戦い始める。カズキを葬った後、自らも命を絶つと告げるブラボー。「俺はアンタに勝つ。勝ってアンタを死なせはしない！」カズキの想いを込めた一撃が眩い閃光と化し、ブラボーへと向かっていく。カズキの想いは、ブラボーに届くのか…!?
再殺の任を帯びた火渡の武装錬金“ブレイズオブグローリー”が炸裂。しかし、シルバースキンによってカズキ、斗貴子、剛太は救われた。身代わりとなったブラボーを失った怒りに駆られ、激昂するカズキ。その頃ヴィクターは、錬金戦団と交戦し、力の片鱗を見せつけていた…。
錬金戦団によるヴィクターへの総攻撃が始まった。火渡の率いる錬金の戦士達が挑むが、ヴィクターの進化は最終段階に達し、更に強大な力を振るい出す。一方ニュートンアップル女学院にたどり着いたカズキ達は、パピヨン、御前と合流していた。一行を迎えた者は…！
白い核鉄によって人間に戻れるのはヴィクターかカズキ、どちらか一人だけ…。カズキは究極の選択を突きつけられる。夏休みも終わりに近づいた登校日。カズキは斗貴子とともに、仲間達と楽しい時間を過ごしながらも、究極の選択の答えに一人葛藤する。
カズキは白い核鉄をヴィクターに使うことを決意する。それは新たな白い核鉄が完成の時までの、人々との別れを意味する。錬金戦団が激闘を繰り広げる戦場へと赴いたカズキと斗貴子は、ヴィクターに白い核鉄を打ち込んだが…!!!
ヴィクターとの戦いの後…。世界には平和が戻り、何事もなかったかのように時が過ぎていく。だがそこにはカズキはいない。そんな中、斗貴子は無為の日々を過ごしていた。やがて彼女は、自分がカズキのために何をしてやれるかを考え続け、その答えをみつける。
パピヨンは、カズキを諦めず白い核鉄を精製していた。そして斗貴子に、「貴様は武藤カズキを諦められるのか」と尋ねる。斗貴子の頬を伝う涙。見上げた月に、山吹色の閃光が走る。カズキの生存を確信した一同は？ そして、斗貴子とカズキは…。
