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とある飛空士への恋歌
同时拥有显赫出身和悲痛过去的卡路尔·阿巴斯（花江夏树 配音），以庶民的身份和无血缘的妹妹艾丽尔（竹达彩奈 配音）登上伊斯拉，前往凯格斯高中飞行科学习。伊斯拉是一座漂浮在半空中的陆地，由巴雷特洛斯共和国等三个国家共同管理。在动力的驱动下，伊斯拉开启了遥远的征程，前往传说中的圣泉寻找“天空的尽头”。然而仅有极少数领导层成员知道，伊斯拉此行还有另一个不可告人的使命。卡路尔偶然邂逅了贵族女孩克莉亚·库鲁斯（悠木碧 配音），他们彼此互生好感，并结成飞行训练搭档，但卡路尔却不知晓他和这个女孩有着怎样痛苦的孽缘。满怀理想的少男少女遨游长空，等待他们的是何等严酷的命运…… 本片根据犬村小六（小说）、森泽晴行（插画）创作的轻小说改编。
以寻找“天空的尽头”为目标的空中之岛伊斯拉在万人瞩目之下盛大起航，虽然声势浩大，但却无人能保证飞行员们的归期。在这场漫长的旅途中，卡路儿和艾黎结伴同行踏上了伊斯拉的土地，待一切安顿妥当之后，卡路儿遇到了一个名叫克莉亚·库鲁斯的害羞少女，并帮她修好了自行车，简单的交谈让二人互生情愫。
入学凯格斯高中的第一天，卡路儿就四处寻找克莉亚，然而却并未发现她的身影，难道生病了吗？因为有着这样的担心，卡路儿一整天都心不在焉，与此同时艾黎却在采购食物、伙食劳作中与大家拉近了关系。在第二天的飞行练习课上，克莉亚姗姗来迟，这时大伙儿正好在寻找训练搭档，身为庶民的卡路儿向贵族克莉亚发出邀请，虽然遭到其他贵族的阻挠，但克莉亚还是欣然答应了卡路儿的请求。
某次训练结束后，奈奈子说起了“风之革命”并透露说巴雷特洛斯王国的皇太子混进了伊斯拉，企图找妮娜·维恩特复仇，但大家都认为这种说法过于天方夜谭便一笑了之，唯独一人心事重重，那就是卡路儿，这个经历了6年前叛乱之苦的巴雷特洛斯王子。在次日的侦查任务中，贵族浮士德将卡路儿和克莉亚逼入浓厚的云层中，然而，待他们冲出云层后，却发现自己与大家分散。
卡路儿和克莉亚由于雷雨迫降再海面上过夜，各自讲述经历。而另一边艾丽他们却十分担心彻夜守候，期间艾丽回忆了卡路儿来到她家的情形，但隐瞒了卡路儿就是皇子的事实。最后他们安全回来。而克莉亚的身份竟然就是妮娜·维恩特。
艰苦的训练让飞行科的学生们都有所成长。某日，训练结束后，大伙儿聚在一起打打闹闹，但卡路儿却因伊格纳修的一句话而开始反思自己的在伊斯拉的生活，与此同时，和卡路儿交往日渐深厚的克莉亚想起了自己的过去以及对巴雷特洛斯王国所做的一切，便愈发不知该如何面对这个落难的皇子卡路儿，在演习期间心事重重的她在卡路儿的开导下恢复了状态，而此时伊斯拉却突然出现了天空一族的圣泉守护者。
飞行科学生发明的艾黎面因为十分美味吸引了大批的食客到来，也让大家大赚了一比。就在大家为了生意忙碌的时候，提督等人也出现在面馆品尝美味的艾黎面，吃饱的提督等人谈论起了战事，这让无意间听到提督讨论战事的千春心情因此沉重。之后跟随千春来到室外的小光安慰了千春，在小光的安慰下千春的心情也终于好了起来。
墨丘利飞机场上空遭敌方攻击机入侵，投弹后往伊斯拉方向逃走，雷波特命令骑士团飞行队出击，学生也出动去做侦察。索妮亚教官分配好任务后开始行动。小光跟千春在侦查中发现敌军大部队后，向总部汇报，雷波特命令全体出击。敌军突然熄灭了航行灯，小光与千春都明白，为了明确攻击目标，只有发射照明弹，但这样做就会暴露自己的位置。
天空一族的轰炸机突入伊斯拉上空，对伊斯拉进行轰炸，克莉亚冲出别墅，伊格纳修追了出去。卡路儿等人和范·维尔班的学生升空迎敌，却被包围，浮士德、沃夫冈等人的飞机都中弹坠毁了，艾黎儿也中弹倒在了飞机后座上。莎朗等人和地面部队在机场与天空一族的伞兵部队展开激战，敌人发起了冲锋，而莎朗的枪却出现了问题。
遭到天空一族轰炸的两天后，举行了共同葬礼，光男、沃夫冈、浮士德等在战斗中牺牲的战士的葬礼。四人议会决定与神圣雷瓦姆皇国联手，但为了不被伏击，改变了航行路线，不一定能与神圣雷瓦姆皇国保持联络。梦见死去的同学的卡路儿跑到了墓地，遇到前来拜祭的克莉亚。克莉亚已经决定不再飞行。卡路儿得知了克莉亚的真实身份，而天空一族再次对伊斯拉进行了轰炸。卡路儿无法接受现实，将自己关在宿舍里，艾黎儿等人上街帮助居民重建，遇到了妮娜出来鼓舞士气，艾黎儿发现了妮娜的身份。艾黎儿因为受伤的后遗症会影响瞬间反应，决定转去修理科。伊格纳修突然出现，并将卡路儿带走。
伊格纳修是前巴雷特洛斯王国国王的私生子，因为政治原因与母亲被赶出了皇宫。天空一族再次来袭，路纳·巴克和伊斯拉空艇骑士团前去迎敌，没有直掩机可以去掩护观测机，学生再次被依赖，学生被要求保护观测机，但这个任务就是让学生送死，为观测机进行着弹观测争取时间。索妮亚·芭蕾斯主动辞去军人一职，要求学生不去送死，并愿意自己承担全部责任。卡路儿、伊格纳修、班哲明、宪明四人自愿出战。观测机被击毁，班哲明与宪明担任起观测机的任务。
经过班哲明的着弹观测，路纳·巴可在炮战中胜利，但班哲明与宪明的飞机回避不及，遭到了连累，班哲明与宪明跳机逃生，但却坠入圣泉。路纳·巴可遭到了雷击机的攻击，失去了战斗能力和飞行能力，只能等着落入圣泉。克莉亚跑到了甲板上，卡路儿的飞机也接近了路纳·巴可，克莉亚等待着卡路儿开枪射杀自己，卡路儿却对克莉亚说“活下去”。因为卡路儿的原谅，克莉亚恢复了呼风能力，呼唤风，将路纳·巴可盛起，使它降落在伊斯拉的锡克拉湖。
天空一族送来了停战书，克莉亚被送去作为人质，卡路儿和艾黎儿在克莉亚出发前见到了克莉亚，并约定将来将克莉亚抢回来。半年后，伊斯拉到达了天空的尽头，卡路儿等人飞翔在天空中，目送伊斯拉离开。
伊斯拉计划的人们回到了巴雷特洛斯共和国，人们前来迎接。卡路儿以旧巴雷特洛斯皇国第一皇子卡尔·拉·伊尔的身份发表演讲，请求新的伊斯拉计划，为自己救回心爱的女人——克莉亚·库鲁斯。艾黎儿进入阿巴斯公司成为飞行机械维修员。莎朗成为军人，而班哲明成为飞行少尉，每天要隔着五百公里互相思念。千春拜访光男的父母，将圣堂座骑士十字勋章交给他父母。宪明和奈奈子凯旋回国，宪明进入军队，奈奈子成为一名作家，将伊斯拉的生活写成了一本书《天空尽头的伊斯拉》。新的伊斯拉计划与第一次伊斯拉计划完全无法相比，与路纳·巴可同级别的飞行战舰就有十五艘，载运超过九十架飞机的正规空母有十八艘，轻重巡空舰目测有一百艘以上。伴随在周围的无数驱逐舰缝隙之间，又交错飞行着螺旋桨飞机编队。
悠木碧
Claire Cruz (Nina Viento) (voice)
竹达彩奈
Ariel Albus (voice)
石川界人
Ignacio Axis (voice)
花江夏树
Kalel Albus (Carl La II) (voice)
田野麻美
Chiharu de Lucia (voice)
加纳千秋
Ms. Urushira (voice)
本桥大辅
Marco Santos (voice)
泷本富士子
Amelia Cervantes (voice)
佐藤花
Shizuka Hazome (voice)
下野纮
Noriaki Katsuwabara (voice)
小杉十郎太
Luis de Alarcon (voice)
早见沙织
Sharon Morcos (voice)
