主人公・相生祐子は、友人の水上麻衣、長野原みおとともに、フェイ帝国の攻撃で壊滅した時定市を脱出し、榛名湖畔に辿り着く。密かにブルーミオ建造に参加していた祐子の父が死ぬ間際に「そこに地球の未来がある」と言い残したからである。しかし、榛名湖畔に到着した直後にみおが忽然と姿を消す。必死にみおの行方を探す祐子たちの前にフェイ帝国の攻撃で行方不明になったはずの国語教師・高崎学が現れて特殊装備開発センターに祐子たちを連れて行き、地下ドック内に浮かぶ巨大空母の艦内へ向かう。そこで祐子たちが見たものは艦長となった時定高校校長と乗組員となった同級生・先輩・教師達の姿であった。そして意外な場所でみおの姿を目撃する・・・。その後祐子は攻撃潜水艦「ミオチャン」の乗員となり、ミオチャンの高崎艦長、ブルーミオの東雲艦長らの厳しい指導を受け、麻衣、安中、なの等の仲間達と共にフェイ帝国との苛烈な戦いに臨むのであった。

登場兵器・メカ

戦略空母ブルーミオ

基準排水量17万t、全長360mの超大型可潜戦闘空母である。

本来は、国際連合海軍の中核機動戦力として建造された艦であるが、フェイ帝国地球侵攻により完成率9割の状態で事実上単艦で強大なフェイ帝国軍と戦う事になった。

建造を秘匿するために群馬県榛名湖と言う内陸の湖畔に地下ドックを建設、地下トンネルで海と繋げて秘密裏に出撃させる予定であった。

核融合エンジン駆動で最高速力は水上50ノット・水中60ノット。

艦長は東雲鋭。

左右両舷の飛行甲板（フライトデッキ）部分を閉じることで潜水航行が可能。攻撃潜水艦「ミオチャン」と大型戦闘ヘリコプター「チャンミオ」を搭載。

武装はスーパーイージスシステムで制御され、艦首ＶＬＳ（垂直発射システム）から発射される各種ミサイルやホーミング魚雷、ＳＩＷＳ（近接防御システム）を構成する対空レーザー砲、フォノンメーザー（超音波銃）、煙突型の中性子ビーム砲など多数を装備。中央甲板に設置された主砲は50口径38センチ3連装レーザー砲塔3基９門。「チャンミオ」収納時には同機の単装砲塔も使用。

艦載戦闘機「ミオージュ２０００」150機を搭載する他、艦載輸送機２機、艦載早期警戒偵察機４機、艦載空中給油機２機を搭載、連絡・輸送用として小型のホバークラフトや潜水艇を搭載。艦内の工場設備で新たに製作する事も可能である。

艦載機射出用の電磁カタパルトは左右各飛行甲板前半分に設けられ、射出時には下階の発進口から、坂道上の通路を上がって射出され、着艦時には飛行甲板後部に斜め方向に設けられた着艦専用甲板に着艦、着艦制止索（アレスティングワイヤー）を艦載機の着艦鉤（アレスティングフック）に引っ掛けて制動させ、エレベーターで艦内に収容する。

また、艦首に本艦の最終兵器である反陽子砲を装備。その威力は極めて大きく、一撃でフェイ帝国の要塞や大艦隊を破壊した。しかし発射までのタイムラグが大きく、また発射後約10分間は全艦の機能が停止する。

艦の中央部の特殊制御室内に長野原みおが入った特殊なカプセルがあり、ブルーミオの頭脳、すなわちスーパーイージスシステムとして機能している。みおの感情の増大により特に反陽子砲の威力が増大、超射程化する。しかし、みおが疲労している場合等は威力が低下し、発射不能に陥る事がある。そのような場合は水上麻衣が機転を利かせてどこからか犬を連れてきてみおの足を噛ませて強引に発射させる。

劇中、フェイ帝国１３番将軍率いる第１３機動艦隊の猛攻で大損害を受けるも、かろうじて研究センター地下ドックに帰還、修理及び大改修が行われた。

その際、艦の全面に対レーザー装甲が施され、対空レーザー砲塔を設置、艦橋の形状変更等、外観が若干変わっている。

フェイ帝国との最終決戦に際しては、ブルーミオと並行して建造されていた戦略戦闘艦（ミサイル巡洋艦と強襲揚陸艦を掛け合わせた性質を持つ新型艦）４隻が参加、ブルーミオを旗艦として艦隊を編成する。

攻撃潜水艦ミオチャン

ブルーミオの艦首部に合体収容されている潜水艦。全長120m、最高速力は水上35ノット、水中70ノット。

超巨大で小回りの利かないブルーミオの補助として様々な作戦任務を遂行する。涙滴型の艦体がブルーミオ艦首下部に収容され、収納時はブルーミオの球状艦首となる。

長期に渡る作戦行動も可能であり、単艦での戦闘能力も高い。武装はホーミング魚雷、Ｑ弾頭（後述）巡航ミサイル、艦対空ミサイル、対空用フォノンメーザー等。

艦長は時定高校教師だった高崎学。主な乗員は相生祐子、水上麻衣、中之条剛、田中阿附郎等。長期行動作戦の場合は主計長の桜井泉や看護ロボットの東雲なのが乗艦する事もある。

反陽子砲使用の際に、一時的に戦闘不能状態に陥るブルーミオを、分離したミオチャンが援護する等、艦隊作戦行動を取ることも可能。

戦闘ヘリチャンミオ

大型戦闘ヘリコプター。全長81m、最高速度300km/h。便宜的にヘリコプターと呼称されてはいるがローター（回転翼）は無い。固定翼も無く、核融合ラムジェットエンジンで飛行する。

機長は時定高校数学教師だった赤城利根蔵。

機体上部に３０センチレーザーカノン主砲１門と１５．５センチ実体弾カノン砲２門を搭載した砲塔を装備している。ブルーミオ艦尾に収容され、収納時は砲塔はブルーミオの後部主砲として、推進器は補助推力として使用される。

航空戦指揮官機として艦載戦闘機隊と連動して行動したり、大型の機体を生かして人員輸送や、連絡任務に使用される場合もある。

艦載戦闘機ミオージュ２０００

戦略空母ブルーミオの艦載戦闘機。完全自動制御の無人ロボット戦闘機であるが、ブルーミオからの誘導操縦も可能。双発のジェットエンジンで飛行する。最高速度はマッハ３．５

機首の長野原みおの顔をかたどった部分の目からレーザービーム機銃を発射、主翼前縁部分に設けられた発射口から空対空・空対地ミサイルを発射する。

普段はブルーミオ両舷の飛行甲板格納庫内に、主翼を畳んで下部からのアームに固定され格納されており、飛行時にアームが移動してカタパルト付近に運ばれてくる。

ブルーミオには2つの航空隊が設けられており、第1航空隊長は笹原幸治郎が、第2航空隊長は立花みさとが務めている。通常はブルーミオ艦橋内で遠隔誘導しているが、状況によりミオージュ2000を有人型に改造した専用機に搭乗し指揮を執る事もある。

戦略戦闘艦

ブルーミオと共に地下ドック内で建造されていた大型戦闘艦で、元々はブルーミオと共に艦隊を編成して国際連合軍の主力となるために計画されたものである。

ミサイル巡洋艦と強襲揚陸艦の両方の性質を併せ持った新型艦種で、排水量１５万ｔ、全長３３０ｍ。ブルーミオと同様の各種誘導兵器を装備し、主砲として５０口径３０センチレーザーカノン３連装砲塔２基６門を搭載。さらに艦内に戦車と兵員を搭載した上陸用大型高速ホバークラフト（ＬＣＡＣ）１０隻を格納するウエルドックを設け、艦尾の発進口から発進させる事が出来る。ブルーミオ同様潜航も可能。

ブルーミオ同様、核融合エンジン駆動で最高速力は水上・水中共に50ノット。

1号艦「アカギ」2号艦「ミョウギ」3号艦「ハルナ」4号艦「トネ」の合計４隻が造られ、最終決戦であるフェイ帝国地球総占領軍大要塞攻略作戦に残存国際連合軍艦隊と共に参加した。

大型イオノクラフト

第1話で相生祐子ら時定高校の学友たちが搭乗、フェイ帝国の攻撃を受けた時定市から脱出し、特殊装備開発センターのある榛名湖畔へ飛行した。

東雲博士のイオノクラフト

定員が自転車規模の小型イオノクラフト。第1話で、後席に東雲博士を乗せ、助手の中村かなが運転していた。

バイオット

東雲博士が開発した、有機部品のみで作られた生物型ロボット。カメ、魚、鳥等の他、何故かオバケのタイプがある。見た目は実際の生物と見分けがつかない。看護ロボットの東雲なのも同様のバイオットである。フェイ帝国艦隊や要塞を偵察するため、カメラアイ内蔵でブルーミオより発射されたり、チャンミオから空挺降下される。センサーには生物の反応しか出ないが、フェイ帝国の自動防衛システムはこのバイオットも破壊した。

長距離ドローン・短距離ドローン

前面にカメラアイを搭載した完全自立型無人偵察機。画像はブルーミオ艦橋のフロントガラス兼映像スクリーンに投影される。ヘリコプター型、航空機型、巡航ミサイル型の３種類が存在する。

Q弾頭巡航ミサイル

Q弾頭（ヘリウム4、ホウ素11+重水素等、中性子や有害な放射性物質を出さない特殊核融合燃料に高エネルギーレーザーを組み合わせた核融合弾）を弾頭に装備した長距離巡航ミサイル。一発でフェイ帝国の要塞を壊滅させる威力を持つ。

その強力な威力ゆえ、管理と運用には細心の注意が払われている。発射にはコンピューターがOKを出した後に、担当者がキー部品を用意して発射スイッチをコンソール内から自動で出現させ、艦長含む上級士官3名が同時に発射ボタンを押す作業が必要となっている。

ダンバーロック弾頭ミサイル

東雲博士が新たに開発した上空から散弾を振り撒くミサイル。要はクラスター爆弾のミサイル版。一撃でフェイ帝国小型高速戦闘艇部隊を殲滅した。

ホーミング魚雷

ブルーミオとミオチャンに装備された完全自立型目標自動追尾魚雷。一度目標をロックオンしたら最後、命中するかエネルギーが切れるまで目標を追尾し続ける。

チャフデコイ弾

ブルーミオはじめ国際連合軍艦艇に標準装備された、敵ミサイル及びホーミング魚雷回避のために散布するレーダー乱反射材を弾頭に仕込んだ物。ミサイル・魚雷・実体弾頭に装着して使用。

近接防御フォノンメーザーシステム

ブルーミオが装備。敵のミサイルや魚雷を接近前に爆破する超音波銃（フォノンメーザー）装備の近接防御システム。

フェイ帝国側

フェイ人工惑星

母星が危機に瀕したフェイ帝国人の全人口を収容し、恒星間航行を続けることが可能な人工天体である。外見は飛行船のような形状である。内部にフェイ母星の環境が再現され、半永久的に宇宙を航行できるという機能を誇り、開発者のドルフは功績により、皇帝アルベルトに次ぐフェイ人の指導者「総帥」としての地位を獲得した。

その機能に問題がないならば、そもそも地球を侵略し、第二のフェイとする必要はなかった。しかしドルフの見落としたわずかな計算ミスにより、フェイ人工惑星の環境調整システムは徐々にその生命維持機能を失い、物語終盤にスターラ率いる地球侵攻軍が帰還した際には、総帥ドルフ以外のフェイ人は誰も生き残っていない死の世界と化していた。あまりの惨状に、ドルフを詰問したスターラは、地球侵攻作戦そのものが彼の愚行を糊塗するための愚挙だったことを突き止めドルフに詰め寄るが、狂乱したドルフに襲われ危機に陥る。しかしドルフが床につまずき倒れたショックで死亡したため難を逃れた。

スターラは、もはや衛星軌道に占位し続けるすることも不可能となったフェイ人工惑星が地球に衝突するのを防ぐべく、緊急制動装置を作動させ人工惑星を地球の引力圏から離脱させようとしたが、結局地球の引力に捉えられてしまう。スターラは最後の通信として、間違った指導者を選んでしまったフェイ人の悲劇をブルーミオ（長野原みお）に語り、同じ轍を地球人が踏まない事を半ば祈り半ば自嘲するかのように忠告した後、ブルーミオの反陽子砲で自分ごと人工惑星を破壊するよう懇願した。

フェイ人の科学力に関しては、ブルーミオが使用するニュートリノ技術応用の乱数暗号ＢＬ通信を解読し、急速浮上するブルーミオを数分以内に探知し衛星軌道からビーム兵器攻撃を行う戦術等、地球側と類似の兵器開発運用思想が窺える事から、地球側と類似の思想のもとに組み立てられた学問体系であり、全般的に数世紀分は先行しているものと推測される。

フェイ帝国地球侵攻軍機動艦隊

地球の海上に投入されたフェイ帝国の艦隊。大気圏内外での飛行が可能であるが、律儀にも水上戦闘のみでブルーミオに戦闘を挑んできた。殆どの艦が時速70ノット以上の高速航行が可能。戦艦。空母。巡洋艦。小型高速重砲ミサイル艇。高速輸送艦等を擁する。他に地球側の艦艇を自軍に編入した捕獲艦艇も存在する。

スターラ専用戦艦

黒色の艦体を持った大型戦艦。全長４００ｍ。三連装大型ビーム主砲を艦首に二基、艦尾に一基。艦橋周囲に無数の対空砲を備えている。最高時速70ノット。フェイ帝国地球侵攻軍機動艦隊の旗艦。最終決戦でブルーミオの超大威力反陽子砲攻撃で全艦隊を失い、ブルーミオ艦隊の主砲一斉射撃によって撃沈された。

機動戦艦

フェイ機動艦隊の主力艦。スターラの戦艦のスケールダウン版と言った形状である。三連装中型ビーム主砲を艦首と艦尾に一基ずつ備え、艦橋基部に対潜用のアスロックミサイルランチャーと数基の対空砲を持つ。最高時速70ノット。スターラ機動艦隊他、１３番将軍の艦隊にも配備されている。

機動空母

双胴型の大型空母。飛行甲板舷側に連装ビーム砲を各三基備える。13番将軍率いる第13機動艦隊の旗艦であり、最高時速80ノットの快速を誇る。全通型の飛行甲板を有さないが、その速度から艦載機運用に関して、ほぼ相対速度ゼロで安全に着艦させる事が可能らしい。

小型高速重砲ミサイル艇

フェイ機動艦隊の大半を占める小型戦闘艦で、最高時速140ノットを発揮し、要塞の哨戒艦や、艦隊護衛艦として使用される。武装は船体と不釣り合いな三連装ビーム主砲が艦首に一基他、対潜魚雷、爆雷、対艦ミサイル等を装備。その機動力と小型の艦型を生かしてしばしばブルーミオを窮地に追い込むが、ブルーミオに新たに装備されたダンバーロック弾頭ミサイルが登場してからは徐々にその威力を失っていった。

高速輸送艦

フェイ帝国軍の大型輸送艦。速力40ノット。武装は艦首尾に単装ビーム砲塔があるのみ。

捕獲艦艇

地球側の艦艇を接収して利用した物で、内部に高エネルギー大型爆弾を搭載してブルーミオに接近させ自爆させようとした。なお、フェイ人は宇宙空間でも宇宙服無しで活動可能であるが、捕獲艦艇の運用には逆に宇宙服の着用が不可欠と推測される。

機動海上要塞

海水を汲み上げ、燃料となる重水に加工精製する自航式のフロートプラントと拠点要塞としての機能を兼ね備えた巨大建造物。内部に航空機部隊を擁し、自身も六連装の巨大要塞砲で武装している。同型の物が各地にあるが、大半がブルーミオの活躍により破壊された。

大気圏内戦闘機

第1話で地球連邦大会議場や時定市を奇襲する等、シリーズを通じて主力戦闘機として活躍する機体。機首のニコちゃんマーク状の顔が特徴。武装は翼端パイロンにミサイル各一発。コクピット後部に四連レーザー砲を搭載。当初はスターラ自ら搭乗して戦う描写も見られた。

大気圏内偵察機

高速の非武装偵察機。偵察の他、前線での指揮官機としても使用される。

大気圏内戦闘攻撃機

シリーズ後半から登場した新型戦闘攻撃機。13番将軍率いる第13機動艦隊旗艦の空母艦載機である。扁平な形状のリフティングボディ機で、コクピットはキャノピーを有さない閉鎖型でニコちゃんマーク状の顔が付く。武装は両翼端のレーザー砲及び、機体底部の爆弾倉。大気圏内戦闘機に比較するとかなり大型。劇中では大量の爆雷を投下していた。