Девушки Фрейм Армс

История рассказывает о главной героине по имени Ао Геннай, которая сталкивается с необычной ситуацией при покупках в интернете. Ей случайно доставляют посылку с автономной кибер-девушкой по имени Гурай, которая является последним прототипом и обладает продвинутой искусственной личностью. Ао оказывается единственным человеком, способным активировать и контролировать Гурай.

В дальнейшем, Ао получает еще две посылки с другими роботами - Стилетт и Баселардо. В начале Ао не знает, как обращаться с этими роботами, но она начинает изучать их, а они, в свою очередь, изучают ее и мир вокруг. Таким образом начинаются их совместные приключения.

История сконцентрирована на исследовании взаимоотношений между Ао и роботами, а также на их совместных путешествиях и приключениях. В процессе Ао узнает больше о возможностях роботов и о самой себе, а роботы, в свою очередь, развиваются и познают мир вместе с Ао.