源內蒼（日笠陽子 配音）是一名十分平凡的高中一年級女生，一天，她收到了一個神祕的包裹，拆開了包裝，出現在小蒼面前的，是名叫「Frame Arms Girl」的小型機器人轟雷（佳穗成美 配音）。轟雷可不是一般的機器人，她擁有著自我的意識，能夠通過學習人類的感情與戰鬥方式而不斷地自我進化，就這樣，小蒼和轟雷的同居生活拉開了帷幕。
除了轟雷外，還存在著別的機甲少女。個性十分傲嬌的短劍（綾瀨有 配音）、性格單純但擁有著廣袤的知識的閃燕（長江里加 配音）、行事大大咧咧但充滿了正義感的迅雷（樺山南 配音）、沒有一絲感情沉默寡言的骨姬（山村響 配音），在轟雷之後，她們接二連三的出現在了小蒼的身邊。