Bối cảnh câu chuyện vào năm 331 theo Lịch Quỹ Đạo, khi con người du canh du cư trên các Colony trong vũ trụ. Một cô gái tên Akiha Shishidou đã gặp phải một trí thông minh nhân tạo trong một Colony tên là Leopard.Cùng với Akiha còn có một cảnh sát liên Thuộc địa tên Itsuki Kannagi, một cô gái trầm lặng tên Honoka Kawai, và imo-chan một robot của nhà Shishidou.
Riki the Dark, một tạp chủng tại khu ổ chuột không có số ID và là thủ lĩnh của băng nhóm tên Bison và do đó được coi là thấp nhất trong những cấp thấp nhất, vào một ngày đã gặp Iason Mink
cuộc sống của anh chàng Hideki Motosuwa, một anh chàng trượt đại học và đang học luyện thi tại Seki ở Tokyo. Vốn là một chàng trai thật thà và khiêm tốn lớn lên ở nông trang, anh có rất ít kinh nghiệm với phụ nữ. Bên cạnh một người bạn gái thì điều mà anh ta mong muốn đã lâu chính là có được một persocom. Persocom là từ chỉ chung những người máy mang hình dáng con người được sử dụng như thông thường như một loại máy tính cá nhân.
Cafe Kuronekotei là một quán cà phê nằm ở một góc của quận 5 của Cố đô. Những cô gái làm việc ở đó là những con búp bê cơ khí tự động (automata), đỉnh cao của công nghệ hiện đại. Chúng được tạo ra để làm vũ khí chiến đấu trong cuộc đại chiến, nhưng chiến tranh giờ đã kết thúc.
Loạt phim Luminous Witches cũng có một ban nhạc thần tượng ngoài đời thực là Liên đoàn Không quân Không quân Ban nhạc Ma thuật Luminous Witches , bao gồm các diễn viên lồng tiếng trong loạt phim.