La historia toma lugar un año después de la muerte del emperador Andross visto en Star Fox Adventures, empieza cuando Andrew Oikonny, sobrino de Andross decide reconquistar el imperio de su tío reuniendo tropas para iniciar una rebelión; ante la amenaza de Oikonny, el General Pepper, jefe al mando de las defensas del Sistema Lylat, toma cartas en el asunto y decide llamar al equipo Star Fox (conformado por Fox McCloud, Falco Lombardi, Peppy Hare, Slippy Toad, ROB 64 y, la nueva integrante, Krystal) para terminar con la amenaza.
Sin embargo, durante la lucha contra Oikonny, una extraña criatura similar a un enorme insecto interfiere y derrota al rebelde.
Mientras retornaban, son alertados que la base de Corneria en Katina está bajo ataque por parte de los aparoides, estos a su vez están usando incubadoras para generar nuevos aparoides, Fox destruye todas las incubadoras pero luego aparece un enorme aparoide (que también tiene una Memoria Genética en él) al que tiene que enfrentar, luego de derrotarlo, Pigma Dengar del Equipo Star Wolf (rivales del equipo Star Fox) aparece, hurta la Memoria Genética y escapa.
Fox y su equipo rastrean a Pigma hasta un popular refugio de bandidos en Sargasso, lo buscan en el interior sin éxito, pero de pronto aparece el equipo Star Wolf que les informa que Pigma ya no es miembro del grupo, Panther Caroso se presenta a sí mismo como el nuevo miembro del equipo Star Wolf y de inmediato empieza un enfrentamiento entre ambos equipos; luego de la pelea, Panther le revela a Krystal que Pigma se encuentra en el planeta Fichina.
Mientras Fox se encontraba en Sauria, la ciudad de Corneria estaba siendo atacada por los aparoides, ellos habían colocado nulificadores de radar por toda la ciudad, de manera que Fox tuvo que ir a pie para destruirlos; una vez destruidos llega el equipo Star Wolf para ayudar al equipo Star Fox en la batalla, ellos tienen que enfrentar al General Pepper quien había sido poseído por los aparoides, finalmente logran derrotarlo, el general Pepper casi muere durante el proceso pero Peppy logra salvarlo.
Star Fox y la armada de Corneria se transportan a través de las puertas para llegar al Aparoid Homeworld, sin embargo, la entrada al núcleo del planeta está cubierta por una base y un gran escudo; Peppy y ROB logran destruir la base con uno de los cañones del Great Fox, pero son rápidamente atacados por los aparoides que se lanzan contra la nave; en una maniobra desesperada, el Great Fox arremete contra el escudo que protege el núcleo del planeta y luego de estrellarse con él, estalla, logrando abrir el escudo momentáneamente.
En Star Fox: Assault hay tres diferentes sistemas de juego dependiendo la situación en la que se encuentre el jugador.
Las Arwing cuentan con láseres que pueden ser simples (un rayo verde), medios (dos rayos verdes) o avanzados (dos rayos azules de fuego rápido) los cuales se disparan con el botón A, se puede también cargar un disparo más fuerte manteniendo apretado el botón; así como con bombas utilizables con el botón B.
Los controles básicos permiten moverse en cualquier dirección, disparar, saltar o efectuar una maniobra evasiva.