Ao Gennai es una estudiante de primer año de secundaria común y corriente, hasta que un día llega a su casa un misterioso paquete. Dentro, descubre a Gourai, un pequeño robot humanoide capaz de moverse y combatir, conocido como Frame Arms Girl. Gourai es la primera de su tipo, equipada con una IA increíblemente avanzada que le permite desarrollar una personalidad, aprender y crecer, de manera similar a una mente humana.
Después de que Gourai es activada, Ao se ve inmersa en el mundo de las Frame Arms Girls, ya que más y más de estos robots inteligentes llegan directamente a su puerta. Impulsada por una jugosa recompensa en efectivo, Ao está decidida a recopilar la mayor cantidad de datos posible sobre las Frame Arms Girls y sus batallas, todo mientras exploran lo que significa ser humano.
