本作是根据游戏《尼尔：自动人形》改编的动画，故事发生在公元5012年。 因突然飞来地球的“外星人”和他们创造出的“机械生命体”，人类陷入了灭绝的危机。 逃往月球的少数人类，为了夺回地球，开始了使用“人形机器人”的士兵发起反攻作战。 但是在无限增殖的“机械生命体”面前，战斗陷入胶着状态。 人类向地球派遣了新型的智能机器人部队作为最终武器。 新被派遣到地球的“2b”与先行调查员“9s”会合，开始执行任务，但在执行过程中，遇到了许多不可思议的现象……