Ao Gennai é uma estudante comum do primeiro ano do ensino médio, até que um dia um pacote misterioso chega em sua casa. Dentro, ela descobre Gourai, um pequeno robô humanoide capaz de movimento e combate, conhecido como uma Frame Arms Girl. Gourai é a primeira de seu tipo, equipada com uma IA incrivelmente avançada que permite que ela desenvolva uma personalidade, aprenda e cresça, de forma semelhante a uma mente humana.
Depois que Gourai é ativada, Ao é lançada no mundo das Frame Arms Girls, à medida que mais e mais desses robôs inteligentes são entregues diretamente em sua porta. Movida por uma recompensa financeira substancial, Ao está determinada a coletar o máximo de dados possível sobre as Frame Arms Girls e suas batalhas, tudo enquanto elas exploram o que significa ser humano.
