O filme foca em Anemone, uma garota que perdeu o pai em uma batalha em Tóquio sete anos antes dos eventos do filme, restando-lhe apenas seu brinquedo de pelúcia Gulliver e o concierge de IA Dominikids como apoio emocional. Agora, ela é peça fundamental em uma estratégia da unidade experimental "Acid" para combater a sétima Eureka, conhecida como "Eureka Seven", um inimigo da humanidade que já matou 2,6 bilhões de pessoas. Levada ao limite, toda a humanidade deposita suas esperanças em Anemone enquanto ela mergulha nas profundezas de Eureka Seven.