西暦２２０５年。
歴史の改変を目論む「歴史修正主義者れきししゅうせいしゅぎしゃ 」によって過去への攻撃が始まった。
時の政府は「審神者さにわ」なるものたちに歴史の守護を命じる。
その審神者の物の心を励起れいきする力によって生み出された「刀剣男士とうけんだんし」たちは、
さだめられた歴史を守る戦いへと身を投じるのだった。

慶応４年７月。
本丸への入電を受け、加州清光を隊長に、大和守安定、和泉守兼定、堀川国広、長曽祢虎徹、孫六兼元の六振りは、
戊辰戦争の戦地のひとつである甲州の躑躅ヶ崎に到着。
政府から派遣されてきた監査官と合流する。
加州清光や大和守安定を「坊主」呼ばわりする謎めいた監査官曰く、
ここはすでに何者かによって行われた歴史改変により「放棄された世界」だという。

監査官の紹介で、新政府側の軍勢である迅衝隊の総督と面会を果たした刀剣男士たち。
史実では板垣退助が率いていたはずの部隊だが、彼らの前に総督として現れたのは別の男……
元新選組にして御陵衛士の生き残りのひとりであった。
加州清光たちは、歴史改変が及ぼした影響を目の当たりにする。
また、本来ならば甲州勝沼の戦いを優位に進めるはずの新政府軍に先駆け、甲陽鎮撫隊局長・近藤 勇率いる軍が、すでに甲府城へ入城。
総督の話によれば、もはや瓦解寸前であった組織をある男が一変させたのだという。
その男の名は、沖田総司。
病に伏していたはずの沖田が戦線復帰していることに動揺を隠せない大和守安定を制し、状況を聞き出そうとする加州清光。
なんと沖田と共に、すでにこの世を去ったはずの者たちまでもが戦線に戻ってきているという。

甲府城を占拠する甲陽鎮撫隊──即ち元新選組の面々は、人間なのか、はたまた人ならざるものか。
その正体を探るべく、刀剣男士たちは迅衝隊に手を貸す形で甲府城へと向かう。
進軍する先で待ち構える甲陽鎮撫隊との戦いが始まろうとしている。