Действия аниме «Агент Вексилл» разворачиваются в недалеком будущем, в 2077 году в Японии. В первой половине 21 века велись активные разработки нанотехнологий, в том числе с целью продления жизни. Но новые биотехнологии повлекли за собой распространение опасных вирусов, которые несли угрозу жизни человечеству. ООН приняло международный договор по всеобщему запрету использования биотехнологий. Но Япония продолжала активно применять рискованные технологии поэтому в 2067 году она была вынуждена выйти из состава ООН.
Страна отгородилась от всего мира и превратилась в страну-загадку. За десятилетие там не побывал ни один иностранец. С разведывательной целью США посылает специальный отряд бойцов SWORD, целью которых является сбор информации о внутреннем состоянии дел в стране. Из семи бойцов в живых остается только агент Вексилл, на плечи которой теперь легла вся ответственность за проведение операции.