星原計劃
遙遠的未來，由於氣候急劇變暖,冰川加速消融，海平面上升,地球生態環境愈加惡劣。為了保護地球環境，人類開始實施大規模的外星移民計劃，探索未知的宇宙，試圖尋找適合人類生存的新家園，這就是“星原計劃”。
伊克斯星人
在開拓宇宙的漫長旅程中，移民團艦隊遭遇了強大的宇宙資源掠奪者：伊克斯星人。伊克斯星人野心勃勃，企圖成為銀河系的霸主，他們對人類移民團發起了進攻。為了維護宇宙和平，移民團艦隊奮起反擊，由6名年輕戰士組成的天箭飛行隊，駕駛人類研制的“羿式”高機動可變戰機，帶領艦隊與伊克斯星人展開了浩瀚的“星原大戰”……
外形和人類相仿但體格較為高大，皮膚紫色，臉部修長，瞳孔狹窄，耳朵尖細，頭上長有壹對犄角。具語言能力，能聽懂並使用人類的語言。科技不輸人類，戰艦更具破壞性，且數量上擁有壓倒優勢。
XCV粒子
故事中的未來世界裏，科學家通過實驗裝置得到壹種比核能更強大的能源粒子——XCV 粒子。
隨著粒子控制技術發展成熟，XCV粒子被廣泛應用到軍事武器上，以XCV粒子物理原理研發的新型武器被稱為“XCV光束器”，包括光束步槍、光束劍、激光斧、XCV粒子炮等。在武器中裝備小型XCV粒子產生裝置和能量壓縮器，將容器內的XCV粒子壓縮成高能量流，並以某種形狀射出，這就是光束武器的原理。
地球戰艦的防禦系統和推進系統也應用了XCV粒子技術。神州號的防護罩就是由粒子中心發生器產生壹個光束球面力場，這個力場可以像盾牌壹樣抵禦敵人的攻擊。而神州號和其他戰艦的推進系統則是利用了粒子加速度控制技術來激發XCV粒子到壹定的速度，並在光能力場的制約下朝特定的方向射出，從而獲得強大的推力。
其原型為高達U.C.紀年中的米諾夫斯基粒子或者是《機動戰士高達00》中的GN粒子。
神州號（原名：女媧號）
故事主線的移民團主艦，艦體內有城市般大小的生活區域。同時也是壹艘武裝戰艦，搭載有羿式戰機戰鬥維護平臺、MG大炮、光束主炮、護盾發生裝置、空間躍遷裝置等。
原名“女媧號”套用了“女媧造人”的神話，意為將人類的生命散播到廣袤的宇宙。
“羿式”高機動可變戰機（Yi Fighter，簡稱YF）
人類為對付伊克斯星人研發出的隨艦高機動可變戰鬥機，於空間或大氣圈內作戰，為人類防禦外敵的主力戰機。故事主線為人類對伊克斯星九大戰艦展開的反擊戰，名字“羿式”暗喻“後羿射日”。（實際上後羿射日的傳說中太陽有十個，“第十太陽”指的應該是身為人類的“第十將領”伊紗斯）
三段變形結構：可超音速飛行、適合巡航的戰機模式，攻速平衡、適合遊擊的獵鷹模式，以及高靈活性、適合單兵作戰並可進行近距離格鬥的鐵甲人模式。（設計概念參考超時空要塞中的VF系列）
配備有各式導彈、高能機槍和光束劍。另外，根據駕駛員特點，部分機體配備有特殊武裝。
片中登場有兩個型號：YF-10和YF-11，外形設計分別參照：殲-10戰鬥機（雙發版）和殲-11。
1. YF-10“羿式”高機動可變戰機
YF-10“羿式”高機動可變戰機，以中國解放軍自主研發的第三代主力戰鬥機“殲10”為設計原型。
外觀設計：
YF-10的外觀上最大限度地保留了原“殲10”戰機的典型特征，如：飛機高機動性的前鴨翼加大三角翼氣動布局、增加載油量提高遠航能力的翼身壹體流線型設計、提高操控性的大面積單幅垂直尾翼、廣視覺的氣泡形駕駛艙等，這些都很明顯體現在YF-10的外觀設計上。在加入了“變形”的科幻概念之後，為了表現出與人類形態相仿的機器人，將“殲10”的單引擎重新設計成雙引擎，以此構成機器人形態下的雙腿，作為腳部引擎噴氣口也相應設計成上下開合的方式。
為了更加體現“變形”的概念以及增加觀賞性，YF-10在飛機與機器人的變換之間加入了“高機動”形態，這是壹種半飛機半機器人的外觀姿態，這樣設計的創意是讓YF-10在保留飛機形態下的高速飛行能力，同時擁有機器人形態的靈活性。在戰鬥中可以根據不同的狀況來切換對應的三種形態。
飛機的左右引擎兩側裝備了強大的火神機炮，翼下可攜帶大量導彈飛彈，包括：銀箭、紅箭、飛箭等新式導彈。而機器人形態則配備了機槍、光束劍、激光手斧、阻擊槍等種類繁多的武器。
羿式高機動戰機-YF10：YF-10“羿式”高機動可變戰機屬於宇宙戰艦艦載戰機，在大氣層內和宇宙空間均可作戰，為適應於各種戰鬥任務，衍生出：偵察型、重裝型等多種型號。
2. YF-11“羿式”高機動可變戰機
YF-11“羿式”高機動可變戰機，是以中國解放軍現役全天候重型戰鬥機“殲11”(su- 27改進型)為設計原型。
外觀設計：
YF-11的外觀保留了原“殲11”戰機的典型特征，如：修長的機首與駕駛艙連接流線形機背、設計獨特的短艙發動機進氣口、翼身融合、削尖的雙垂直尾翼等，這些都很明顯體現在YF-11的外觀設計上。結合“變形”的科幻概念，飛機的軸對稱雙引擎設計成機器人的雙腿，表現出與人類相仿的機器人形態，腳部引擎噴氣口也相應設計成上下開合的方式。
為了更加體現“變形”的概念以及增加觀賞性，YF-11在飛機與機器人的變換之間加入了“高機動”形態，這是壹種半飛機半機器人的外觀姿態，這樣設計的創意是讓YF-11在保留飛機形態下的高速飛行能力，同時擁有機器人形態的靈活性。在戰鬥中可以根據不同的狀況來切換對應的三種形態。
飛機的左右引擎兩側裝備了強大的火神機炮，翼下可懸掛大量導彈飛彈，包括：銀箭、紅箭、飛箭等新式導彈。而機器人形態則配備了機槍、光束劍、激光手斧、阻擊槍等種類繁多的武器。
羿式高機動戰機-YF11：YF11“羿式”高機動可變戰機屬於宇宙戰艦艦載戰機，在大氣層內和宇宙空間均可作戰，為適應於各種戰鬥任務，衍生出：偵察型、重裝型等多種型號。
終極模式（必殺）
羿式戰機大量釋放XCV粒子強化機體性能並在短時間內重創敵人的戰鬥模式，發動時粒子在機體背後聚集成類似雙翼的形態。
須在鐵甲人模式下發動，對駕駛員的操作水平及集中力有很高要求。
原型為《機動戰士高達00》中的Trans-Am系統
天箭隊
直屬神州號的羿式戰機飛行小隊，隊員都是飛行員中的精英，但在天龍任代理隊長之前普遍缺乏團隊精神。
伊克斯九大將領
直屬伊克斯星皇帝的九個伊克斯星將領，均有自己的武裝艦群及專用座機，性格殘暴孤高，多是單獨行動，鮮有合作。
玄武星
第壹集中遭伊克斯星人突襲的人類居住地，在神州號緊急撤離後已被伊克斯星人占領。
桃源星
人類的戰略中轉行星，環境與地球相仿，空間防禦設施密布，為神州號建立信號發射站、聯系其他防衛聯盟軍艦隊的地點。有壹顆名為“狼邪”的衛星。
蘇亞星
伊克斯星人占領的行星，生態破壞嚴重，資源幾近枯竭。
第十四集中被神州號強襲收復，為防衛聯盟首次反擊作戰。
獵戶座E星系
神州號和伏羲號會師的行星，地球聯盟軍戰鬥的最前線，架設有強大的軌道炮，第壹季防衛聯盟與伊克斯星艦隊在此展開大規模會戰。