Hideki Motosuwa, jeune homme de la campagne, part vivre à Tokyo afin d'y poursuivre ses études. Rapidement, il découvre la vie citadine et le succès des persocons, des androïdes à l'apparence humaine (et - dans la TRES grande majorité des cas - féminine) accompagnant leurs propriétaires et les assistant dans de multiples tâches, courantes ou non.

Un soir, il trouve un modèle abandonné et jeté aux ordures. N'ayant pas les moyens de s'offrir un persocon, Hideki décide d'adopter la petite androïde. Cette dernière a perdu la mémoire et ne sait prononcer qu'un seul mot, " chii ". Elle s'appellera donc Chii. Elle doit tout réapprendre et Hideki va s'employer pour y parvenir.

Rapidement, on devine qu'un secret entoure la mignonne petite Chii et que sa relation avec Hideki va s'intensifier.