Film anime Mobile Suit Gundam Thunderbolt: December Sky mengambil latar waktu yang sama dengan kisah Mobile Suit Gundam, yakni saat berlangsungnya perang besar yang dikenal sebagai One Year War. Meski begitu, cerita ini berdiri sebagai kisah alternatif yang tidak termasuk dalam kanon utama serial aslinya.

Pada tahun U.C. 0079, pasukan Earth Federation yang dikenal sebagai Moore Brotherhood terlibat pertempuran sengit melawan unit elit Principality of Zeon bernama Living Dead Division. Pertarungan brutal ini terjadi di wilayah luar angkasa berbahaya yang disebut Thunderbolt Sector.

Daerah tersebut dipenuhi puing-puing koloni luar angkasa yang hancur akibat perang. Lingkungan ekstrem ini membuat area itu sering dipenuhi lonjakan listrik dan badai elektromagnetik, sehingga dijuluki 'Thunderbolt'. Meski berbahaya, wilayah ini sangat penting secara strategis.

Sejak awal perang, pasukan Zeon berhasil menguasai Thunderbolt Sector karena kawasan tersebut menjadi jalur logistik vital menuju benteng asteroid milik mereka, A Baoa Qu.

Cerita kemudian berfokus pada duel mematikan antara dua pilot berbakat dari pihak yang berlawanan. Dari kubu Federasi ada Io Fleming, seorang pilot Mobile Suit yang berani dan agresif. Sementara dari pihak Zeon ada penembak jitu legendaris Daryl Lorenz.

Pertarungan mereka di tengah hujan puing dan kilatan listrik di Thunderbolt Sector menjadi simbol konflik brutal antara dua kekuatan besar yang saling berebut dominasi di ruang angkasa.