En un futuro cercano, los ordenadores personales tienen forma de atractivas mujeres, llamados Persocons. Hideki Motosuwa es un estudiante pobre que falla los exámenes de entrada a la universidad. Así que Hideki se ve forzado a mudarse a la ciudad, conseguir trabajo, y asistir a una academia con la esperanza de aprobar los próximos exámenes de acceso. Un día, mientras volvía a casa, encuentra una Persocon en un montón de basura. Ella no tiene ningún sistema operativo instalado y solo dice "Chii". Mientras Hideki aprende más sobre su Persocon (a la que llama "Chii"), descubre que no es ningún tipo de Persocon conocido y debe ser un modelo artesanal. Descubre lo que pasa entre Hideki y su nueva Persocon y como ella aprende más sobre lo que le rodea, la gente, y la vida.