ラグス・タウンに、これで5体目となる少女の姿をしたガラスの人型、通称“ガラス女”の変死体が発見された。その頃、「S＆A探偵事務所」に裏で街を取り仕切るポリリンから荷物運びの仕事依頼がきた。所長のシュウに内緒で荷物運びをしようとするアヤカとマナミだが、その荷物は何者かに追われている謎の美女だった…。
謎の女は、通常の何倍もの身体能力に強化され、副作用と思われる高熱に晒されていた。そんな体調のまま逃げ出してしまった彼女は追っ手のキリエに見つかってしまう。彼女を見つけたシュウ達は、キリエの手に落ちるのをかろうじて阻止して連れ帰る。自分の名前がわからないという彼女に、マナミは「サラ」と名付けて…。
フリージャーナリストのソフィアと遭遇したシュウは、キリエからの尾行をまくために行動を共にする事になった。同じ頃、行方不明になった高校の先輩ユーコを探して欲しい、と依頼を受けるマナミ。おとなしく入院治療を受けていたサラだが、その夜に屋上で高熱と激痛に耐えうずくまっている所をアヤカに見られてしまい…。
マナミの目前で“ガラス女”に変容し、光となって消滅してしまったユーコ。それを知ると同時に、アヤカからサラの腕がガラス化したのを見たと聞いたシュウは、サラに真相を尋ねた。すると、自分の身体の秘密などを告白するサラ。一方、ゴミ処理施設地下にある研究室では、キトーによる生体兵器開発が着実に進んでいた…。
ダイバー・シティにある高層ビルのチャイナレストランに呼び出されたシュウとポリリンは、サラの身柄を引き渡すよう、キトーに迫られた。携帯電話を使い、駐車場でアキラと一緒にこの会談の様子をうかがっていたサラだったが、現場に乱入してきたアヤカとマナミを放っておけず、キトーらの目前へと飛び出して…。
サラがいまだに活動している理由を調べるため、現場に残った血液を持ち帰るキトー。一方、事務所に戻ったシュウ達にサラをダイバー・シティの外に連れ出すようにポリリンから指示があるが、彼らは街をSWATにより封鎖されて脱出に失敗する。キトーのスポンサーとポリリンのお上の動きにシュウは不信感を募らせて…。
サラを守るために拳銃を入手しようと考えたマナミは、ラグス・タウンを一晩中探し回るが空振りに終わった。そして、朝帰りをしたマナミは、サラに泣きつくがシュウにサラ共々一喝されてしまう。一方、独自に手を組んでいたソフィアとJJは、ゴミ処理施設地下に入っていくSWAT部隊を目撃して後をつけていくが…。
キトーに研究室に招かれて入ったSWAT部隊は、生体実験された少女達によって倒されていく。その様子を撮影していたソフィアとJJは、キリエの部下に見つかってしまう。キトーはソフィアに仕掛けをほどこすとシュウへのメッセージといって開放する。そうとは知らないシュウは彼女を「しあわせ医院」へ連れて帰り…。
「しあわせ医院」でみんなが見守る中、ソフィアは閃光となって姿を消してしまった。一方、ソフィアの首輪によって、サラの居場所を特定したキリエ達は襲撃をかけてきた。今までと違い手段を選ばないキリエ達との激しい銃撃戦の中、サラを逃がすためにシュウは…。
地下通路を使い、アキラ達は「硝子の街」へとたどり着いた。しかし先生だけはキリエの部下によって、キトーの研究室へと拉致される。シュウとサラに変装したモニカも、同じく「硝子の街」でみんなと合流するが、銃撃戦で負傷したアキラのために薬を買いに外へ出たマナミとアヤカは、キリエに見つかり捕まってしまい…。
マナミとアヤカを拉致したキトーは、サラを連れてゴミ処理施設へくるようにシュウに連絡してきた。そこにはキトーの研究室だけでなく、実は核施設もあり、キトーはそれを利用してダイバー・シティ全域を消滅させてしまおうと考えていた。彼女達の救出と全てのケリをつけるためにシュウ達はキトーの元に向かい…。
敵味方の区別無く襲い暴走していくBW-αを倒すために命をかけるサラ。核廃棄物処理施設メルトダウンを止めようとする先生とローレンス。新しいスポンサーの迎えで逃走するキトーを追撃する満身創痍のシュウとアキラ。それぞれの戦いの結末は…!?
