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2066年，世界多地区首次遭到未知生物袭击，由于它们会发出「噗咔」的声音，所以被称为「噗咔」。
普通枪械的攻击对于未知生物全然无效，就算使用重型武器，它们受到的伤害也极小。
人类目前的战斗力完全无法与之抗衡，付出了惨重的代价，才勉强守住了地球上为数不多的生存点，被称之为「安全区」，逐渐与这些未知生物形成了平衡。
但联合国并没有放弃夺回地球，成立了特别小组，对艰难捕捉成功，命名为「噗咔」的未知生物进行研究。
2072年，研究小组发现了可以对抗「噗咔」的能量：通过情感具象化出现的「心之力（HeartForce）」。
越是纯真、强烈的情感，越能产生强大的心之力，而拥有最强心之力可能的，是那些正值青春的少女们。
2084年，在长达十年的实验性秘密征战后，联合国正式启动「心之计划」，统一培养、训练、开发拥有天赋的少女们，希望用「她们」来打破这无谓的平衡，将「噗咔」彻底消灭。
于是，针对一场特殊战争的征兵行动开始，各国国立学院开设特别备战科，招募拥有心之力的少女们……
2084年，「心之计划」全面开启，通过青空学园特别备战科测试的十五名性格各异的少女，心怀不同的目标，成为该校备战科第一批正式学员。
由于拥有强大的心之力，未成年少女们不得不背负起拯救世界的沉重责任。
主角（玩家）曾为一名优秀的特种兵，入职青空学园特别备战科教师，主要负责教授少女们战斗技巧、战斗意识、野外生存技能等，在战斗中通过「心灵联结」指挥少女们对抗「噗咔」，同时，他也是「心之计划」中不可缺少的「祭品」。
随着学习与任务的深入，少女们各自的心事、「噗咔」的出现之迷、「心之计划」背后的真相……一件件在青空学园的欢声笑语之下逐渐浮现。
《哔呦哔呦少女》的故事，就此展开。
噗咔—
至今依然不知从何而来的怪异生物，拥有强大的超自然力量。联合国特别研究小组开出高额赏金，希望有能人带回这些怪物用以研究。在获取了足够的信息后，研发出了噗咔生物培养技术和能量提取技术。前者人工培养出了一些特殊的未知生物，不过战斗力几乎没有，缺少了实际生物所具备的能力;后者则实现了感情具象化，从而发现了少女们身上所潜在的 力量……
心之力—
根据研究者们试验，通过感情来具象化出的能量体，根据不同的形态大致分为了精神系、自然系以及能量系。他们有的可以穿透屏障，有的可以击碎实体，并且能量体之间有相互的克制关系
情感越强、心灵越纯真，释放出的能量体便越强，研究者们通过检测能量，目前「心之力」研究出了十个等级，他们称其为「心灵等级（心级/HeartLevel）」，每一个等级的能量都会有巨大的差异。通过合理的引导和情感建立，可以通过人工手段来提升心级。
心之计划—
联合国发出，招募、培养拥有强大「心之力」的少女对抗「噗咔」的计划。在计划正式开启之前，有十年的试验期。而这十年间发生过什么，并没有相关资料记载，知情人也少之又少。
