Cuando los ordenadores empiezan a parecerse a los humanos, ¿puede el amor seguir siendo el mismo? Hideki Motosuwa es un joven campesino que está estudiando duro para entrar en la universidad. Viniendo de un entorno pobre, apenas puede permitirse los gastos, por no hablar de la nueva moda: Persocoms, computadoras personales que se ven exactamente como los seres humanos. Una noche, mientras camina hacia su casa, encuentra un Persocom abandonado. Después de llevarla a casa y lograr activarla, parece estar defectuosa, ya que sólo puede decir una palabra, "Chii", que eventualmente se convierte en su nombre. Sin embargo, a diferencia de otros Persocoms, Chii no puede descargar información en su disco duro, así que Hideki decide enseñarle sobre el mundo a la antigua usanza, mientras estudia para sus exámenes de ingreso a la universidad al mismo tiempo. Junto con sus amigos, Hideki intenta desentrañar el misterio de Chii, que puede ser un "Chobit", una leyenda urbana sobre unidades especiales que tienen emociones y pensamientos humanos reales, y amor hacia su dueño. ¿Pero puede florecer el romance entre un Persocom y un humano?