อาโอะ เกนไน เป็นนักเรียนชั้นมัธยมศึกษาปีที่หนึ่งที่ธรรมดาสุดๆ—นั่นคือ จนกระทั่งมีพัสดุปริศนามาส่งที่บ้านของเธอในวันหนึ่ง ข้างในเธอพบกับ โกไร หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ขนาดจิ๋วที่สามารถเคลื่อนไหวและต่อสู้ได้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อ เฟรมอาร์มเกิร์ล โกไรเป็นรุ่นแรกในประเภทของเธอ โดยมี AI ที่ล้ำสมัยอย่างมากซึ่งช่วยให้เธอสร้างบุคลิกภาพ เรียนรู้ และเติบโตได้ เหมือนกับจิตใจของมนุษย์ หลังจากการเปิดใช้งานของโกไร อาโอะถูกผลักดันเข้าสู่โลกของเฟรมอาร์มเกิร์ลอย่างเต็มตัว เมื่อหุ่นยนต์อัจฉริยะจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ถูกส่งมาที่หน้าประตูบ้านของเธอโดยตรง ด้วยสิ่งจูงใจที่เป็นเงินจำนวนค่อนข้างมากที่ผลักดันเธอไปข้างหน้า อาโอะมุ่งมั่นที่จะเก็บข้อมูลเกี่ยวกับเฟรมอาร์มเกิร์ลและการต่อสู้ของพวกเธอให้ได้มากที่สุด ในขณะที่พวกเธอทั้งหมดได้เรียนรู้ว่าความหมายของการเป็นมนุษย์คืออะไร