어느 날, 평범한 여고생 아오의 집에 ‘프레임 암즈 걸’이라는 자동 소형 로봇 ‘고우라이’가 들어있는 소포가 배달된다. 프레임 암즈 걸은 인공지능을 넘어선 인공 자아를 가진 정밀 로봇으로, 세계적으로 기동에 성공한 사례가 없던 고우라이를 깨우는 데 어째선지 성공한 아오. 배틀 데이터를 수집하며 감정을 배우는 프레임 암즈 걸 ‘고우라이’와 프레임 암즈 걸에 대한 지식이 전무한 소녀 아오, 그들의 기묘하고 즐거운 일상이 시작된다!