《太空百合战姬》是一部融合了科幻与冒险元素的动画剧集，讲述了未来宇宙中一支由女性战士组成的精英部队，守护银河和平的故事。背景设定在22世纪，人类文明已广泛扩展至各个星系，但同时也面临着来自未知宇宙势力的威胁。
故事围绕主角织川玲奈展开，她是天赋异禀且坚定勇敢的太空战士，凭借过人的战斗技巧和领导能力，领导着“百合战姬”小队应对各类危机。团队成员各具特色，有擅长策略的冷静指挥官、技术天才的机械师以及拥有超能力的异星战士。随着剧情推进，她们逐渐揭露背后隐藏的宇宙阴谋，并在一次次激烈的战斗中成长。
剧集高潮发生在银河核心星系遭受敌军围攻之时，织川玲奈和“百合战姬”必须联合各星系力量，共同抵御强大敌人的侵袭。最终，凭借团队之间的深厚羁绊和坚定信念，她们成功粉碎了敌人的野心，保卫了宇宙的和平。结局以希望和新的冒险契机为结束，暗示着未来更多未知的挑战等待着她们。