Uma garota desconhecida com mãos ou vetores invisíveis e poderes telepáticos escapa de uma instalação secreta. No dia seguinte, dois primos, Kouta e Yuka, a encontram. Mas ela é diferente de antes. Ela só pode dizer uma palavra, nyuu. Sem saber nada sobre ela, os dois primos a acolhem. Kurama, o cientista chefe da eficiência em que escapou, enviou um homem impiedoso, Bando, atrás dela.

A instalação offshore, chefiada pelo cientista Kurama, envia uma força-tarefa especial, chefiada pelo cruel e insensível assassino Bando, para caçar Lucy em uma praia em Kamakura. No entanto, eles só a encontram em seu estado inocente de "Nyu". Ela é atingida na cabeça por Bando. Bando então diz a seu parceiro para acabar com Nyu, mas o golpe reverte Nyu de volta para Lucy, que mata o parceiro de Bando, e vai atrás de Bando. Lucy usa uma arma de fogo para atirar e ferir Bando. No final, Bando foi desmembrado e cegado. Lucy volta para Nyu antes que ela seja capaz de matar Bando. É visto aqui que Lucy e Nyu trocam entre si dependendo dos eventos que as cercam. Depois de ser ferido por Bando, Kohta é internado, mas não fica gravemente ferido, e é liberado horas depois, enquanto Yuka vai procurar Lucy. Ele a encontra em casa e a perdoa.

É a calmaria depois da tempestade ... mas a calmaria não vai durar muito. Kurama e a instalação secreta estão enviando duas pessoas atrás de Lucy. Um é o Bando recém-curado e mais forte. O outro é um diclônio como Lucy. Na casa de Kouta, Yuka e uma garota sem-teto chamada Mayu falam sobre os eventos que aconteceram duas noites atrás na praia. De repente, Nyuu escorrega e cai. Ela bate com a cabeça e Lucy desperta dentro dela.

O passado trágico de Mayu é revelado. Ela se lembra de quando fugiu de casa. Na escola, o novo professor de Yuka e Kouta é ninguém menos que Yu Kakuzawa, filho do chefe Kakuzawa. Ele imediatamente percebe Nyuu como Lucy e engana Kouta para entregá-la a ele.

Bando foge do hospital, ainda tentando encontrar Lucy para satisfazer seu rancor contra ela. O corpo decapitado do Professor Kakuzawa Yū é encontrado por seu assistente e Kohta. Enquanto procuram por Lucy, Kohta e Yuka desenvolvem um afeto um pelo outro, demonstrado por meio de um beijo. Finalmente, Lucy é encontrada por Kohta e Yuka e levada de volta para casa.

Após a luta, Bando e Nana percebem que são aliados e não inimigos. Nana concorda em levar Lucy para a praia quando ela a sente. Enquanto isso, no templo, Mayu encontra Nana. Os dois se tornam amigos e Mayu concorda em trazer Nana de volta para sua casa para comer.

Depois que Lucy é nocauteada por Nana, Kouta cuida dela. Ela dorme e revive sua infância em um sonho, revelando muitas coisas sobre ela. Enquanto isso, Nana conta a Mayu sobre Lucy e o diclonius e Arakawa é chamado para trabalhar para o diretor Kakuzawa ...

Mais do passado de Lucy é revelado: seu encontro com Kouta, sua amizade que terminará em tragédia e a razão pela qual Lucy se tornou a assassina que é hoje.

Lucy e Nana começam a brigar, mas Mayu as impede e Lucy se volta para Nyuu, abraçando Kouta e dizendo que gosta dele. Mais tarde, o passado de Kurama é revelado e, portanto, é mais sobre os dicloniuses.

A número 35, Mariko, é solta e imediatamente mata os soldados ao seu redor. Os professores, que estavam preparados para isso, dispararam um dos explosivos dentro dela, destruindo seu braço. Mais tarde, eles a levam para onde estão Nyuu e Nana. Enquanto isso, Nana está gostando de morar na pousada, mas Kouta diz que ela também precisa trabalhar. As coisas parecem estar o mais pacíficas que podem ...

Mariko está torturando e brincando com Nana como um inseto enquanto Kouta corre para protegê-la. Mariko perde temporariamente seus vetores, graças a Nana, e precisa ser enviada de volta. Nyuu segue Kouta, mas quando os soldados começam a atirar nela, ela se transforma em Lucy. Vendo a sanguinária Lucy, Kouta lembra de tudo ...

Yuka informa Mayu sobre o passado de Kouta. Enquanto isso, Lucy e Mariko se encontram e se enfrentam em uma luta. Agora, Nana e Kurama têm que encontrar Mariko porque Kurama precisa matá-la ...