《新机动战记高达W 无尽的华尔兹》承接TV版剧情，在五名高达驾驶员终结了殖民地与地球联邦的战争后，世界迎来短暂和平。然而，和平表象下暗潮涌动。玛莉美雅女王推行极端的“玛莉美雅计划”，企图以武力统一地球圈。五名高达驾驶员再度驾驶高达出击，希罗·尤尔、迪奥·麦克斯维尔、特洛瓦·巴顿、卡特尔·拉巴伯·温、张五飞各展身手，与玛莉美雅的军队展开激烈战斗。在战斗过程中，他们不仅要面对强大的敌人，还要应对内部的矛盾与分歧。最终，五人齐心协力，粉碎了玛莉美雅的阴谋，再次守护了世界的和平，也让人们看到了真正和平的希望。