Обычная посылка, доставленная курьером, переворачивает жизнь школьницы Ао Геннай. Внутри оказывается не заказанный ею конструктор — миниатюрная девушка-робот по имени Гоуки, способная говорить, двигаться и проявлять характер. Ао, увлекающаяся моделированием и робототехникой, поначалу воспринимает её как диковинный гаджет, но быстро понимает, что Гоуки — не просто игрушка. Она обладает собственной волей, задаёт неудобные вопросы и постоянно влипает в неприятности, требуя к себе внимания. Вскоре к ним присоединяются другие «Фрейм Армс Гёрлз» — такие же живые конструкторы со своими уникальными личностями и боевыми возможностями. Каждая из них ищет своё место в мире людей, и Ао приходится учиться не только собирать и чинить их, но и заботиться о них как о настоящих подопечных, балансируя между школьной рутиной и хаосом, который они приносят.
Повседневная жизнь Ао превращается в череду абсурдных и трогательных ситуаций: гигантские роботы устраивают битвы посреди города, крошечные воительницы пытаются освоить человеческие привычки вроде похода в кафе или примерки одежды, а сама Ао становится для них чем-то вроде старшей сестры или менеджера. Но за внешней лёгкостью и комедией скрывается более серьёзная линия: происхождение этих девушек-роботов окутано тайной, и их появление привлекает внимание корпораций и военных структур. Ао предстоит выяснить, кто на самом деле создал Гоуки и её подруг, и почему они оказались именно у неё. Постепенно грань между игрой и реальностью стирается, и школьнице приходится защищать своих необычных подруг не только от бытовых неурядиц, но и от настоящей опасности, которая угрожает самому их существованию.
