Câu chuyện bắt đầu với anh chàng Hideki Motosuwa, một người lỡ trượt đại học và đang học để thi lại ở Seki, Tokyo. Hideki là một chàng trai thật thà và khá nhút nhát, lớn lên trong một trang trại nên kinh nghiệm về con gái của anh cũng ít ỏi. Duy chỉ có một điều mà Hideki ao ước bấy lâu nay đó là có một cái persocom. Persocom là những con robot có hình dạng giống người, được nhiều người sử dụng như một chiếc máy tính cá nhân. Anh chàng sớm nhận ra ở Tokyo, persocom rất phổ biến và tiện lợi nhưng giá cả thì quá đắt đỏ, trong khi Hideki lại trắng tay. Anh mơ ước sẽ nhặt được một cái persocom bên đường.
Khỏi cần nói, điều anh mong đợi dường như đã đến: một ngày khi đang trên đường từ tiệm thực phẩm trở về nhà, Hideki vấp phải một persocom hình cô gái xinh đẹp, tóc vàng óng. Em này thì đang được bọc băng dính trắng, nằm giữa đống rác. Lúc đầu, Hideki tưởng rằng mình tìm thấy xác chết, nhưng không, đó chỉ là một cái persocom. Dù cơ thể nhìn có vẻ nhỏ bé, nhưng em ấy rất nặng, làm cho Hideki chật vật mãi mới mang về được nhà. Sau một hồi lôi công tắc và bấm bấm, cuối cùng em khởi động lại và câu đầu tiên em nói được là “chii”. Thế là Hideki đặt tên cho em là Chii (trong tiếng Nhật có nghĩa là nhỏ bé).
Hideki tìm một quyển sách nói về persocom để học hỏi, nhưng cuốn sách vẫn không đủ giúp anh mở khóa thông tin của Chii. Cuối cùng, anh đành nhờ bạn cùng lớp là Shinbo giúp. Shinbo kết nối persocom của mình tên là Plum với Chii để kiểm tra dữ liệu nhưng không tìm ra chuyện gì đặc biệt, khiến Shinbo nghĩ rằng Chii chính là một persocom tự chế, không phải hàng sản xuất đại trà.
Shinbo giới thiệu Hideki một người bạn online trên BBS có tên Minoru Kokubunji (hay gọi tắt là M). M đã từng dùng bốn cái persocom, chuyên làm người hầu cho anh, và cả một em persocom giống chị gái đã mất, nhưng không ai có thể vượt qua được hệ thống bảo mật của Chii. Câu chuyện này nhắc M nhớ đến Chobits, loài persocom huyền thoại có thể suy nghĩ và có cảm xúc như con người. M tuy nhắc nhở Hideki rằng đó chỉ là một ảo ảnh nhưng vẫn rất quan tâm tới Chii. Dù không tìm được dữ liệu, họ nhận thấy khả năng tự học của Chii rất nổi bật. M cũng hứa sẽ chia sẻ thông tin về Chii trên BBS và liên lạc với Hideki nếu có tin tức mới.
Đến lượt mình, Hideki bắt đầu dạy Chii cách nói, gọi tên đồ vật và những điều cơ bản trong cuộc sống. Hibiya, chủ nhà Hideki cũng rất thích Chii và đã tặng cho cô bé quần áo, những thứ mà Hideki không đủ tiền mua. Chii ngày càng học hỏi nhiều hơn và bắt đầu suy nghĩ sâu sắc hơn. Em đặc biệt yêu thích cuốn truyện tranh “Thị trấn không người,” kể về một cô gái đi tìm một người riêng cho mình, và Chii cũng ao ước tìm ra “chủ” của mình.
