嬌小可憐毫不起眼的高三女孩千瀨(前田亞季飾)和不愛表達自己但內心善良的修次(漥塚俊介飾)是北海道小樽高中的同班同學。一天千瀨終于鼓足勇氣向修次表達了對他的愛戀，盡管緊張不知所措，但修次仍然默認了這段感情的開始。毫無戀愛經驗的兩個人，不知道如何營造這份愛情，最后決定用交換日記的方式來互訴心聲，就這樣他們開始了他們笨拙的愛情故事。
　　一天，修次和朋友阿淳(木村了飾)及其青梅竹馬的明美(貫地谷飾)一起去札幌買東西。正在他們開心地買東西時，空中突然出現無數轟炸機，并對札幌開始了猛烈的轟炸。所有的人都慌忙四竄，修次被倒塌的建筑砸倒，腳受重傷完全不能動彈，眼看轟炸機從他頭頂掠過的瞬間，一個帶著一雙鋼鐵翅膀的少女救了他，這個女孩就是千瀨。“對不起，阿修……我……的身體已經變成這個樣子了……”千瀨已經成為了為國土防御計劃而開發的“最終武器”。
　　修次無法接受眼前這個事實，盡管如此，他仍然努力去接受，并開始愛上了這個外剛內柔的她。盡管千瀨努力去過一個普通女孩的生活，普通女孩的戀愛。但作為武器的她已經無法按照自己的想法生活，她的行為完全不受自己的控制，只要敵人來襲，她就要行動。她清楚地知道她跟修次的時間已經所剩無幾了，“我只想在修次身邊”對于飽受傷害的千瀨來說，只有在修次身旁才能感受到自己還活著。隨著戰斗的不斷升級，戰火已經延續到他們生活的城市小樽，從此穩定的日子宣告結束。明美在一次襲擊中受傷入院，為了保護明美阿淳自愿加入了軍隊奔赴戰場。修次只想一直守護著千瀨，無論現實怎樣，他決定要和千瀨兩個人一直活下去。

幕后故事：好底子加人氣組合
　　《最終兵器千瀨》是根據高橋真的漫畫改編的，講述了被改造成人型武器的高中生千瀨的SF愛情故事。原作銷量超過350萬本，熱潮席卷日本和海外。繼早前被TV動畫化和OVA化大受歡迎後，現在更把故事搬作大銀幕。導演是以廣告起家的須賀大觀，千瀨一角由曾在《大逃殺》中扮演中川典子的前田亞季擔任，前田亞季曾獲得日本奧斯卡第24屆新人女演員獎。男主人公則由日本影帝漥冢洋介的弟弟漥冢俊介扮演，這是他第一次擔任男一號，他信心失足地表示，雖然第一次擔任這樣的角色，但有把握將角色演活。影片大量采用最新的VFX技術，與真實場景結合制作，所謂VFX技術是以傳統SFX(Special Effect)技術與數碼化特殊效果結合而成，將CGI(Computer Generation Image)三次元CG與DIP(Digital Image Processor)二次元實際影像混合使用，造成栩栩如生的特技場面。本片是東映ANIMATION制作的第一部真人與動畫結合的作品。高橋真的這部漫畫曾創下350萬的銷量，后又趁熱推出了動畫版，錄像帶和DVD累計發行近10萬套！如此驚人的數量，加上本次超人氣組合，大大增加了影片的期待值。

拍攝花絮：千瀨8大變身武器
　　片中采用了大量的VFX技術，除了宏大的戰爭場面外，還主要體現在千瀨這個人形武器的變身方面，千瀨在影片中的武器變身一共分8個階段：第一階段，空襲札幌時，千瀨右手拿著多管的老式機槍(格林機槍)，背上開始長有翅膀。第二階段，沿岸部戰斗中，千瀨的武器系統比第一階段先進了，開始裝備了導彈發射器，并可以攻擊航母以及宇宙盾。第三階段，千瀨背上可以發射對空導彈并擊落了阿帕奇直升機。第四階段，千瀨的翅膀已經變得非常漂亮，并長出了銀白色的羽毛，還具有了自檢的功能。第五階段，城市大戰中，千瀨因光束攻擊不小心毀滅了城市，從此她的武器可以發射激光，并進行光束攻擊，這個武器長4米。第六階段，仍然是城市大戰中，此時的武器已經開始變得小巧，但破壞力一點兒沒有減弱，此時的武器已經脫離了我們可以想象的現代武器范疇，完全向未來武器方向發展了。第七階段，此時千瀨背上的羽翼會隨著心情的變化而變化。第八階段，這是千瀨的最終變形，威力無窮，甚至可以翱翔宇宙空間，武器高49米，有24個火箭裝置，100多個發射口。

影片點評：不錯的愛情故事
　　這是一個非常有意思的故事，從它經過改編的歷程以及受關注的程度我們都能夠看出這一點。一個作為武器的美少女，縱然是武器的化身，仍然具有青春期少女所應有的本能的愛情追求。假如是這個年代的男性，面對你所喜歡的女孩成為一個你不可接近的怪物，會如何面對，如何處理這段感情呢，是否會像片中男主角那樣，給予本身需要幫助的她更多的關愛，并勇敢地一直走下去，這些都值得我們思考。這個愛情故事告訴我們無論背負著多么殘酷的命撸�只要努力過，就會明白相愛下去瞬間所代表的意義。
　　影片采用大量的VFX技術，視覺效果很不錯，具有很強的可看性，非常適合在電影院看。但縱觀影片，很多劇情的發展有很多不明了的地方，在我們看影片時，由于并沒有接觸原作，所以對影片的背景不太清楚，影片在處理過程中說明介紹性的內容太少，以至于對很多事情都弄不清楚到底是怎么回事。比如為什么千瀨這個不起眼的女高中生會成為最終的人形武器？還有一點，千瀨已經具有了那么高的戰斗能力，這就說明那個時代已經具有了很高的科技水平，自衛隊也應該不斷地開發出先進的武器，可是影片中的自衛隊顯得太脆弱了，簡直不堪一擊。盡管如此影片從內容上還是大部分遵照了原作，只不過可能由于漥冢俊介這個初出茅廬的小子，還沒有真正進入演藝世界，他的演技很生澀，盡管之前信心滿滿，但很多本應出戲的一些場面都沒有演出感覺，還無法達到跟觀者的共鳴。這樣一個令人感動的故事，看了很壓抑，想哭哭不出來……