Una joven que pertenece a una rara especie con forma humanoide es encerrada en un laboratorio de experimentación, pues los científicos y el gobierno quieren descubrir los secretos y rasgos que guardan sus genes. Lucy es una chica diclonius que no tolera más ser un conejillo de indias así que escapa del laboratorio, debido a que los diclonius son seres muy violentos y que poseen cuernos en la cabeza, ella termina matando a varios a su paso con tal de ser libre de aquel lugar. Mientras huye es alcanzada por una bala de un francotirador que le apunta a su cabeza y aunque no muere, se desmaya en un acantilado que la conduce a una playa. La joven diclonius es hallada por Kouta y Yuka, quienes no dudan en ayudar a Lucy a pesar de su apariencia y la llevan a su hogar. Kouta recién se acaba de mudar con su prima Yuka, pues él apenas va a comenzar la universidad en Kamakura, en la prefectura de Kanagawa, y aunque en sus planes no estaba encontrarse con una joven de una especie diferente, igual acepta su destino y no piensa abandonarla. Yuka y Kouta se ven envueltos en varios problemas debido a que el gobierno y las fuerzas especiales buscan a Lucy para llevársela de nuevo al laboratorio y aunque el pasado de ambos ha sido difícil, igual piensan seguir escondiéndose y ayudándola. Lucy se vuelve cercana a ellos y a raíz de la bala que le dio en la cabeza, desarrolla una doble personalidad en la que es más tierna, aunque la única palabra que puede decir es ‘nyu’. Si bien, los diclonius son conocidos por sus rasgos violentos, Lucy se vuelve más calmada, pero de igual forma deja salir su personalidad agresiva cuando ella y sus amigos se encuentran en peligro. Los tres vivirán toda clase de aventuras inimaginables.