故事发生在美丽的小村庄村川村，时值暑期，夏纪、小周以及小清等五名小学生，在校舍里进行暑期合宿活动。为了找回失踪的宠物小兔，五人进入深山探寻，意外发现了深山里的神秘怪圈，而且还发现了一只受伤的小狗。被五人救下的小狗醒后居然开口说话，他自称是来自犬星的宇宙人，名字叫波奇，他来地球为了一种早已绝种的植物。为了报答五人的救命之恩，波奇决定实现他们探索宇宙的愿望。于是，一个外形像小狗的外星人，以及五名小学生，展开了他们精彩纷呈的宇宙之旅。

在万能兵器犯罪搜查官乌夫库克博士（八岛智人配音）的协助下，潜入奢华无比但凶险非常的赌场“乐园”的少女露恩·芭洛特（林原惠美配音）经过连番赌局，终于挫败技术高潮的装甲艾许雷，在筹码上百万美金的赌局中获胜，并且成功拿到藏有榭尔（中井和哉配音）记忆的筹码。可与此同时，鲍伊德（矶部勉配音）紧追不舍，定要置露恩于死地。随着榭尔的记忆大白天下，一切丑恶到了决断的时刻……本片根据冲方丁的科幻小说改编，为“壳中少女”三部曲中最后一部（前两部分别为“压缩”和“燃烧”）。