Cet anime raconte l'histoire de Saitou Yakumo, un étudiant qui possède, de naissance, des yeux de couleurs différentes. L'un de ces yeux, qui est rouge, a le don de voir les fantômes et les esprits. Un jour, quelqu'un du nom d'Ozawa Haruka va demander de l'aide à Yakumo, et c'est de cette manière que l'enquête commence...

L’histoire de Cross Ange : Tenshi to Ryuu no Rondo se déroule dans un monde où l’humanité est parvenue à faire sienne une technologie appelée Mana, faisant entrer le monde dans une utopie où guerre, famine, pollution et autres problème ont été éradiqués. Angelize est la première princesse de l’Empire Misurugi. Aimée de son peuple, elle est supposée un jour succéder au trône. Cependant sa lumineuse existence va prendre une tournure bien sombre lorsqu’elle découvre qu’elle est une Norma, un être incapable de manipuler le Mana, considéré comme hérétique par ses pairs. Devenue une paria elle s’isole sur une île reculée, où elle rejoint d’autres filles Norma dont la vie n’est constituée que de combats, affrontant à bord de robots appelés Barameiru des dragons venus d’une autre dimension.