L'histoire se déroule en 2050, au Japon, où les habitants de Tokyo sont quasiment tous équipés de Persocon, dérivé d'ordinateur à l'apparence humaine. Ainsi, il n'est plus étonnant de croiser à chaque coin de rue des androïdes se différenciant des humains uniquement par leur beauté et leurs oreilles abritant leurs connectiques.
Hideki, un étudiant provincial fraîchement débarque à Tokyo, qui découvre Tchii, une jeune androïde de 15/16 ans prenant les traits d'une jolie fille, gisant au milieu de poubelles.

Hideki décide aussitôt de s'approprier le charmant androïde et réussit à faire fonctionner la créature. Enfin presque, car le « robot » ne possède pas de système d'exploitation... Hideki doit alors tout lui apprendre.

Au fur et à mesure, de nombreux personnages s'insèrent au récit et de mystérieux événements interviennent relevant l'intérêt de l'œuvre...
Ainsi, Tchii ne se révèle pas être une machine comme les autres, mais un chobit...Une forme de robot quasi humain aux pouvoirs surnaturels que d'étranges personnages poursuivent ardemment.
Par ailleurs, le quotidien et l'entourage d'Hideki confèrent de passionnants rebondissements à l'aventure.

En témoigne la propriétaire d'Hideki, Mlle Hibaya, un personnage insignifiant au départ puis s'illustrant finalement comme une des clés principales de l'histoire. Elle est l'auteur/dessinatrice d'un curieux mangas à l'atmosphère poétique narrant les péripéties de Hideki et de Tchii. Une manière de dévoiler modérément au lecteur les secrets de Tchii, dont Hibaya semble être intimement liée.
On trouve aussi Minoru, un jeune prodige en informatique dont l'esprit reste torturé par la mort de sa sœur...

Il y a aussi le pote de classe de Hideki, Shimbo, qui sous ses aires de lycéen attardé va s'enfuir avec leur professeur, Madame Shimizu, délaissée par un mari tombé amoureux d'un Persocon.

Et puis la ravissante Yumi, la petite fille rigolote qui semble s'enticher de Hideki. Un personnage manifestement énigmatique et marqué par un lourd passé sentimental malgré son jeune age.

Enfin Tchii est bien entendu un des atouts majeurs du manga, dévoilant progressivement ses pouvoirs, capable de flotter dans les aires et de mettre horsservice tous les autres Persocons. Ce personnage prend d'ailleurs conscience de son « moi » intérieur et donne naissance à un double de lui-même, vêtu de noir : Darck chii ! c'est aussi en lisant le livre de Mlle Hibaya que Tchii s'interroge sur son cas et sur sa relation avec Hideki.