随同去年9月底《超时空要塞F》最终回放送结束之际，TV动画片尾便登布了剧场版制作的消息，广大死忠为之虎躯一震，翘首以待。在2009年1月发售的Macross系列作品的综合杂志《MacrossAce》Vol.001当中，些许剧场版情报流出，其中在河森正治总监督＆菅野洋子特别会谈中，两位业内人士对将在2009年上映的《超时空要塞MF》剧场版进行了将近3小时的对话，从中我们得知了剧场版将计划让库兰往爱情方面发展，补足TV中的遗憾，原本在TV中河森神棍的许多建议未被采纳的建议今回将在剧场版中表现出来，而剧中也许会对TV系列进行回顾，引用河森的说法便是为了能让初次接触MF的人对该作有个大概的了解，所以在角色的立场上会有所变动，而至于库兰是否顶替双歌姬的位置菅野洋子回答有机会的话会尝试。在忙碌于剧场版制作将近半年的时间内，6月份发售的《MacrossAce》Vol.002终于闪亮登场，同时还带来了两则关于剧场版的消息。其一为剧场版《超时空要塞F》将于11月21日正式上映，加入了冬季剧场放映档期。其二为剧场版《超时空要塞F》标题正式定为“虚空歌姫”，而杂志图中绿坝娘兰华李惊现真实二字，腹黑状态的雪露女王只搭配了嘘字，难不成在剧场版中将要揭示绿坝娘才是阿尔特的最终翅膀么！？那么之前《MacrossAce》Vol.001中透露的库兰为主角又是怎么回事！？河森神棍你必须给我们一个交代啊！河森你有什么不开心的事？说出来让大家开心一下，请不要黑雪露好吗？

　　花户小鸠（花泽香菜 配音）是一个身份神秘的天然呆少女，她的工作就是治愈“受伤的心”，然后收集治愈后的心灵所留下的透明碎片。她是怎样拥有这样的能力，其目的又究竟为何，这一切都是谜题。在一次偶然之中，小鸠来到了一间快要废校的幼稚园，善良的园长冲浦清花（折笠富美子 配音）和园中可爱的孩子们感动了小鸠，她决定不再流浪，留在此处帮忙。
　　在幼稚园中，小鸠认识了孤儿藤本清和（前野智昭 配音），虽然清和经常对小鸠粗声粗语，但他的关怀之情溢于言表。此外，一些心灵曾经受过伤害的人们也渐渐的聚集在了小鸠的周围，在帮助他们的同时，小鸠的内心也逐渐得变得更加坚强。

昭和30年，位于山口县的防府市，是一个依山傍水、空气清新的美丽所在。就读小学三年级的青木新子（福田麻由子配音）自幼生长在这里，她最喜欢听爷爷讲述的关于这个小町千年前古国国筑的故事。某天，一个来自大都市的转学生走入新子所在的班级。这个名叫岛津贵伊子（水沢奈子配音）有着白皙的皮肤，受过良好的教育，与土生土长的孩子们截然不同。新子与略显拘谨的贵伊子结为好友，更带领贵伊子融入了这片充满了幻想和魔法的田园生活……本片根据高樹のぶ子的自传体小说《マイマイ新子（空想新子）》改编，并荣获2010年第14届日本文化厅传媒艺术节最佳动画片奖。

　　由于父辈之间是好友，个性开朗粗犷的少年树多村光（入野自由 配音）和月岛若叶（神田朱未 配音）成为了青梅竹马的好友，两人间有着以甲子园为舞台的美好约定。没想到，11岁时，若叶不幸落水身亡，在悲痛之中，光将两人的梦想默默的埋藏在了心底。作为若叶的妹妹，青叶（户松遥 配音）所感受到的悲伤是他人的数倍，可是，从小就热衷于棒球运动的她选择了咬紧牙关，以实际行动来祭奠姐姐的去世。
　　转眼间，光升入了高中，为了完成和若叶的梦想，光加入了棒球队，没想到却被编入了毫无用武之地的“肥料组”。隔年，青叶也考入了同一所学校。在青叶的鼓励下，光和队友们开始了以甲子园为最终目标的严酷训练。只要不放弃棒球，我们就能够永远的在一起。只要我们能够聚在一起，那在角落里默默等待着的，代表着幸福的四片叶的三叶草，就绝对会有被发现的那一天。