《槍娘》主要講述的是失去戰斗記憶的主角凱瑞尋找自我，并最終“覺醒”的故事。2025年至2030年之間，一場波及全人類的世界大戰致使一半人口遭到毀滅，而人類已經無法控制戰爭的走向，為了奪取最后的勝利，猶如游戲般的無人戰斗逐漸激化，戰爭已經變成：衛星鐳射、無人機轟炸、智能AI、無人多炮塔坦克群之間的戰場……然后，這里還有一群使用已經落后于時代的槍械進行戰斗的少女——槍娘。時間回到過去。飛來地球的“智能的宇宙生命精神體”，為了躲避同類的追捕，跟附近的武器商人倉庫里的“無機物”M4A1相融合。輾轉之中，“M4A1”流落到某都市的軍事宅少年手里，少女把“M4A1”拿回家，跟她說話，關愛她，小心的擦拭她，宇宙生命體再次開始活動。為了響應青年的感情，槍（宇宙生命體）自主的變身為美少女，青年管變為人形的槍叫“凱瑞”。然而，知道了凱瑞存在的幾大國家，開始了凱瑞的捕獲競爭，青年為了保護凱瑞而死去。人類開始了對“槍娘”凱瑞的研究。巴雷特、沙莎等人就是研究的推進產品，通過對凱瑞的研究，人類科技得到長足發展，進入了太空時代。賭上宇宙圈的霸權，各大國家的世界大戰爆發，“世界大戰”正式展開。