Dựa vào series Frame Arms ban đầu, Frame Arms Girl mang đến những rô-bốt được hình dung thành những cô gái, gọi tắt là FA Girls. Những cô gái này có thể được trang bị nhiều loại áo giáp và vũ khí khác nhau, bao gồm cả những bộ phận từ loạt vũ khí Frame Arms và MSG. Dòng sản phẩm này được thiết kế bởi Humikane Shimada, dựa trên mẫu máy móc của Takayuki Yanase.
Câu chuyện anime theo chân một cô gái tên Ao Gennai, người được cử đến gặp một FA Girl mẫu mang tên Gourai. Nhiệm vụ của cô là giúp Gourai thu thập dữ liệu về các trận chiến cũng như cảm xúc. Không lâu sau, cả hai gặp gỡ nhiều FA Girls khác, đụng độ trong các trận chiến và có những cuộc phiêu lưu đầy thú vị cùng nhau.
