La storia inizia nel Heisei 10 (1998 dC) Siamo in un universo alternativo simile al nostro se non per il fatto che qui la guerra fredda non è mai finita e l'URSS esiste ancora. Per salvaguardare gli equilibri mondiali è stata creata un'organizzazione non governativa, la Mithril, formata da mercenari che non parteggiano né per l'est, né per l'ovest e si possono definire paladini della libertà e della giustiza

Tra i membri più valenti dell'organizzazione c'è Sousuke Sagara, un ragazzo di sedici anni che sin da piccolo ha conosciuto solo campi di battaglia, specialmente in Medio Oriente, e che quindi sa ragionare solo in termini militareschi. Il ragazzo viene incaricato di proteggere Kaname Chidori, una normalissima (e bellissima) studentessa liceale giapponese, che in realtà nasconde inconsapevolmente un grande segreto. Kaname infatti è una Whispered, e nel suo cervello è custodito il segreto della Black Technology, una tecnologia talmente sofisticata da rendere obsolete perfino le armi nucleari.

Sousuke quindi deve proteggere la ragazza, iscrivendosi nella sua stessa scuola e finendo per combinare disastri su disastri (si veda Full Metal Panic? Fumoffu) essendo infatti abituato al solo mondo militare, il ragazzo si dimostra incapace di comprendere il mondo dei civili, scambiando gesti comuni per tutti gli altri per improbabili minacce e arrivando a portare a scuola ogni genere di arma. La trama poi si dipana tra azioni spericolate, lotte contro terroristi e problemi della vita quotidiana che a causa di Sousuke diventano grandi problemi.