Motosuwa Hideki egy tipikus vidéki fiú. Egy kicsit perverz, de jószívű, és együttérző személyiség. Mivel egyetemre szeretne járni, belecsöppen a nagyvárosi élet forgatagába.
Csakhogy a felvételi nem sikerül, ezért az előkészítő iskolában marad. Így alkalma nyílik alaposan megismerni a várost, és szert tesz néhány új ismerősre. Ami már elsőre feltűnik Hidekinek, az a sok robot, vagy ahogy itt hívják őket, "Persocon". Ezek ember formájú személyi számítógépek. Egytől-egyig gyönyörűek, és szinte mindenki rendelkezik legalább egy példánnyal. Feladatuk változatos: a telefonközponttól az e-mail küldő programon át az Internet elérésig mindenre képesek, és a munkahelyeken is gyakran őket alkalmazzák.
Egy nap Hideki talál az utcán egy kidobott Persocont. Nem tud ellenállni, és hazaviszi magával, majd néhány sikertelen próbálkozás után bekapcsolja. Csakhogy a Persocon semmiféle adattal nem rendelkezik, és beszélni is csak annyit tud: "Chii". Hideki ezt a nevet adja neki. Chii igazán aranyos, és mivel egy shounen animével van dolgunk, természetesen több vicces, ecchi jelenet szemtanúi lehetünk Chii naivságának és Hideki perverzségének köszönhetően.
Chii-ről kiderül, hogy nem szokványos Persocon: a titokzatos Chobits-széria egy példánya. Különlegessége az, hogy tanulásra képes. Így aztán Hideki sok dologra megtanítja Chii-t, sőt, még munkát is szerez neki. Később a történet kezd izgalmasabbá válni, ahogy egyre több mellékszereplőt ismerünk meg. Minden szereplő rejteget valami titkot.
Természetesen bekövetkezik, amit már az anime elejétől sejthetünk: Hideki beleszeret Chii-be. De mivel tudja, hogy Chii "csak" egy Persocon, ellenáll az érzésnek. De úgy tűnik, Chii igenis képes emberi érzelmekre... Ráadásul Chii titokzatos múltja miatt mindenhol veszély leselkedik rá. Így aztán Hidekinek sok bonyodalmat okoz a naiv lány...