İnsan evriminin bir sonraki basamağı olarak kabul edilen Diclonius türü, başlarındaki iki küçük boynuzla insanlardan ayrılır. Sahip oldukları güçlü telekinetik yetenekler yüzünden insanlığa büyük bir tehdit olarak görülürler ve bu nedenle özel tesislerde sıkı güvenlik altında tutulurlar. Serinin başkarakteri Lucy de bu tesislerden birinde tutsak edilen bir dicloniustur.

Bir gece yaşanan büyük bir kaçış girişiminde Lucy, tesisten kurtulmayı başarır ancak bu sırada başından ağır bir darbe alır. Yaralı ve hafızasını kaybetmiş bir şekilde denize sürüklenen Lucy'yi, kıyıda üniversiteye yeni başlayan Kouta ve kuzeni Yuka bulur. Hafızasını tamamen yitiren ve tek söyleyebildiği kelime "Nyuu" olan bu gizemli genç kızı evlerine götürüp ona bakmaya karar verirler.

Ancak Lucy'nin peşini bırakmayan tesis, onu geri götürmek için harekete geçer. Kouta ve Yuka'nın sıradan hayatı, farkında olmadan aldıkları bu misafirle birlikte tamamen değişecek; geçmiş, şimdiki zaman ve gizemli bir güç birbirine karışacaktır.