距离上次外星入侵已过去一年，“钢铁少女团”的五名成员面临毕业升学，战队濒临解散。此时，深海探测队在地壳深处发现了外星人的休眠母舰，而唤醒它的密钥竟藏在队长明日香的机甲核心中。为了拯救即将因财政问题而关闭的母校，少女们决定最后一次驾驶机甲，深入岩浆层。她们不仅要面对苏醒的强大外星守卫，还要解决内部的信任危机——队友中出现了背叛者。最终，明日香不得不选择：是牺牲机甲保住学校，还是放弃校园生活继续守护世界。一场地表之下、熔岩之上的终极决战，关于青春与责任的答案，在爆炸中揭晓。
相比第一部，本作在机甲设计上做了全面升级，战斗场面更加酣畅淋漓。剧本意外地扎实，将少女成长的迷茫与宏大叙事结合得恰到好处。结局不落俗套，为系列打开了新格局。
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