《我的机器人女友》世界，
“次郎（小出惠介饰）是个寂寞的大学生，到了生日也没人为他祝福。次郎跑到百货公司给自己买二十岁生日的礼物，他碰到了一个好像刚从火灾现场逃出来的可爱女孩（绫濑遥饰），女孩随手挑了件连衣裙穿上，没付钱就扬长而去。接着，次郎在餐厅独自吃饭时，又碰到了她。
‘今天也是我生日啊！’女孩拉着次郎一起庆祝生日。次郎被她搞得团团转，还被她打，两人因为吃霸王餐给警察狂追。次郎的人生中从来没有过这么刺激的夜晚。然而，当次郎坠入爱河、深深被这个不按理出牌的漂亮女孩吸引时，她却突然不知所踪。
一年后，次郎在21岁生日那天居然又遇到了她（绫濑遥饰）！然而，她似乎发生了微妙的变化。一个持枪男子袭击餐厅，在次郎即将被子弹击中的瞬间，女孩化解了次郎的危机。女孩说出了真相，原来她是来自未来的机器人——一直忘不了20岁生日那场邂逅的未来的次郎，制作了一个和那个女孩完全一样的机器人送到过去，想要改变自己不走运的人生。由此，不知所措的次郎开始了和机器人女友朝夕相处的奇妙生活。
机器人女孩不仅在家里照顾次郎，而且还去大学和打工的地方看次郎。她利用特殊能力屡屡帮助次郎，还把他带往过去享受快乐的时光旅行。次郎渐渐爱上了她，爱上了这个没有情感的机器人。为了让她嫉妒，次郎故意和别的女孩约会，然而机器人根本不懂什么是嫉妒。绝望的次郎一气之下把机器人女孩赶出了家门，随即独自一人伤心不已。
一天，大地震突然爆发，次郎坠楼濒危。在混乱的局面中，次郎与机器人女孩意外重逢。他们之间的爱创作出奇迹，战胜了次郎死于事故的命运，超越了生物人与机器人的隔阂……”
“嘤嘤嘤，请注意，这个世界与你记忆中的有些不同。”
“嘤嘤嘤，请注意，这个世界可能并不仅仅只有《我的机器人女友》！”
“嘤嘤嘤，请注意，在这个世界，某些人的命运可能会与宿主记忆中的情节、资料等存在差异，甚至可能不存在……”
“未来二十六世纪，当时的科技已然十分发达，人类正进行整个太阳系的大开发。2531年12月3日，日本大财