마법소녀 리리컬 나노하 시리즈의 3번째 극장판. 황폐해지며 조용히 멸망해가는 행성 에르토리아. 죽어가는 토지에 남은 가족, 플로리안 일가는 '행성 재생'을 꿈꾸며 연구하고 있는 연구자 부부와 두 명의 딸 아미티에와 키리에의 4인 가족. 허나 아버지 그란츠 플로리안이 병으로 쓰러져, 행성 재생의 꿈은 무너져 버린다. 그 와중, 키리에는 '아득히 머나먼 세계'에서 아버지의 구원과 행성 재생의 꿈을 추구한다. 그런 키리에를 언니 아미티에가 막으려고 하지만 키리에는 언니의 제지를 뿌리치고, 소꿉친구이자 절친인 이리스와 함께, 아득히 머나먼 세계로 여행을 떠난다. 행선지는 '지구'라고 불리는 별의 극동지역의 작은 섬나라, 일본. 행성 재생의 꿈을 이루기 위한 '열쇠'를 탐색하는 키리에와 이리스는, 일본에 사는 3명의 소녀들에게 다가온다. 소녀들의 이름은 '타카마치 나노하', '페이트 T. 하라오운', '야가미 하야테'. 그 만남은, 두 세계와 두 행성의 운명을 건 싸움으로 이어진다──.