娇小可怜毫不起眼的高三女孩千濑(前田亚季饰)和不爱表达自己但内心善良的修次(漥塚俊介饰)是北海道小樽高中的同班同学。一天千濑终于鼓足勇气向修次表达了对他的爱恋，尽管紧张不知所措，但修次仍然默认了这段感情的开始。毫无恋爱经验的两个人，不知道如何营造这份爱情，最后决定用交换日记的方式来互诉心声，就这样他们开始了他们笨拙的爱情故事。
　　一天，修次和朋友阿淳(木村了饰)及其青梅竹马的明美(贯地谷饰)一起去札幌买东西。正在他们开心地买东西时，空中突然出现无数轰炸机，并对札幌开始了猛烈的轰炸。所有的人都慌忙四窜，修次被倒塌的建筑砸倒，脚受重伤完全不能动弹，眼看轰炸机从他头顶掠过的瞬间，一个带着一双钢铁翅膀的少女救了他，这个女孩就是千濑。“对不起，阿修……我……的身体已经变成这个样子了……”千濑已经成为了为国土防御计划而开发的“最终武器”。
　　修次无法接受眼前这个事实，尽管如此，他仍然努力去接受，并开始爱上了这个外刚内柔的她。尽管千濑努力去过一个普通女孩的生活，普通女孩的恋爱。但作为武器的她已经无法按照自己的想法生活，她的行为完全不受自己的控制，只要敌人来袭，她就要行动。她清楚地知道她跟修次的时间已经所剩无几了，“我只想在修次身边”对于饱受伤害的千濑来说，只有在修次身旁才能感受到自己还活着。随着战斗的不断升级，战火已经延续到他们生活的城市小樽，从此稳定的日子宣告结束。明美在一次袭击中受伤入院，为了保护明美阿淳自愿加入了军队奔赴战场。修次只想一直守护着千濑，无论现实怎样，他决定要和千濑两个人一直活下去。

幕后故事：好底子加人气组合
　　《最终兵器千濑》是根据高桥真的漫画改编的，讲述了被改造成人型武器的高中生千濑的SF爱情故事。原作销量超过350万本，热潮席卷日本和海外。继早前被TV动画化和OVA化大受欢迎後，现在更把故事搬作大银幕。导演是以广告起家的须贺大观，千濑一角由曾在《大逃杀》中扮演中川典子的前田亚季担任，前田亚季曾获得日本奥斯卡第24届新人女演员奖。男主人公则由日本影帝漥冢洋介的弟弟漥冢俊介扮演，这是他第一次担任男一号，他信心失足地表示，虽然第一次担任这样的角色，但有把握将角色演活。影片大量采用最新的VFX技术，与真实场景结合制作，所谓VFX技术是以传统SFX(Special Effect)技术与数码化特殊效果结合而成，将CGI(Computer Generation Image)三次元CG与DIP(Digital Image Processor)二次元实际影像混合使用，造成栩栩如生的特技场面。本片是东映ANIMATION制作的第一部真人与动画结合的作品。高桥真的这部漫画曾创下350万的销量，后又趁热推出了动画版，录像带和DVD累计发行近10万套！如此惊人的数量，加上本次超人气组合，大大增加了影片的期待值。

拍摄花絮：千濑8大变身武器
　　片中采用了大量的VFX技术，除了宏大的战争场面外，还主要体现在千濑这个人形武器的变身方面，千濑在影片中的武器变身一共分8个阶段：第一阶段，空袭札幌时，千濑右手拿着多管的老式机枪(格林机枪)，背上开始长有翅膀。第二阶段，沿岸部战斗中，千濑的武器系统比第一阶段先进了，开始装备了导弹发射器，并可以攻击航母以及宇宙盾。第三阶段，千濑背上可以发射对空导弹并击落了阿帕奇直升机。第四阶段，千濑的翅膀已经变得非常漂亮，并长出了银白色的羽毛，还具有了自检的功能。第五阶段，城市大战中，千濑因光束攻击不小心毁灭了城市，从此她的武器可以发射激光，并进行光束攻击，这个武器长4米。第六阶段，仍然是城市大战中，此时的武器已经开始变得小巧，但破坏力一点儿没有减弱，此时的武器已经脱离了我们可以想象的现代武器范畴，完全向未来武器方向发展了。第七阶段，此时千濑背上的羽翼会随着心情的变化而变化。第八阶段，这是千濑的最终变形，威力无穷，甚至可以翱翔宇宙空间，武器高49米，有24个火箭装置，100多个发射口。

影片点评：不错的爱情故事
　　这是一个非常有意思的故事，从它经过改编的历程以及受关注的程度我们都能够看出这一点。一个作为武器的美少女，纵然是武器的化身，仍然具有青春期少女所应有的本能的爱情追求。假如是这个年代的男性，面对你所喜欢的女孩成为一个你不可接近的怪物，会如何面对，如何处理这段感情呢，是否会像片中男主角那样，给予本身需要帮助的她更多的关爱，并勇敢地一直走下去，这些都值得我们思考。这个爱情故事告诉我们无论背负着多么残酷的命运，只要努力过，就会明白相爱下去瞬间所代表的意义。
　　影片采用大量的VFX技术，视觉效果很不错，具有很强的可看性，非常适合在电影院看。但纵观影片，很多剧情的发展有很多不明了的地方，在我们看影片时，由于并没有接触原作，所以对影片的背景不太清楚，影片在处理过程中说明介绍性的内容太少，以至于对很多事情都弄不清楚到底是怎么回事。比如为什么千濑这个不起眼的女高中生会成为最终的人形武器？还有一点，千濑已经具有了那么高的战斗能力，这就说明那个时代已经具有了很高的科技水平，自卫队也应该不断地开发出先进的武器，可是影片中的自卫队显得太脆弱了，简直不堪一击。尽管如此影片从内容上还是大部分遵照了原作，只不过可能由于漥冢俊介这个初出茅庐的小子，还没有真正进入演艺世界，他的演技很生涩，尽管之前信心满满，但很多本应出戏的一些场面都没有演出感觉，还无法达到跟观者的共鸣。这样一个令人感动的故事，看了很压抑，想哭哭不出来……