¿Permanece el concepto de amor intacto cuando las computadoras empiezan a asemejarse a los humanos?
Hideki Motosuwa es un joven del campo que se esfuerza por aprobar sus exámenes de ingreso a la universidad. Originario de una familia pobre, apenas puede cubrir sus gastos diarios, y menos aún permitirse la última novedad: los Persocom, ordenadores personales con la apariencia exacta de seres humanos. Una noche, mientras regresa a casa, encuentra un Persocom abandonado. Tras llevarlo a su hogar y encenderlo con éxito, parece defectuoso: solo puede pronunciar una palabra, «Chii», que adopta como su nombre. A diferencia de otros Persocom, Chii no puede descargar datos en su disco duro, lo que obliga a Hideki a enseñarle el mundo de la manera tradicional mientras él estudia para sus exámenes universitarios.
Junto a sus amigos, Hideki intenta resolver el misterio que rodea a Chii, quien podría ser un «Chobit»: una leyenda urbana sobre unidades especiales capaces de experimentar emociones y pensamientos genuinamente humanos, así como amor por su dueño. Pero, ¿puede realmente florecer un romance entre un Persocom y un humano?