Câu chuyện bắt đầu bằng cuộc chạy trốn của cô gái trẻ Lucy từ một viện nghiên cứu trên một hòn đảo ngoài khơi Kamakura ở Kanagawa, Nhật Bản. Không vũ trang và không mặc thứ gì trên người ngoài chiếc mũ kim loại bịt kín khuôn mặt, Lucy lạnh lùng phế tay chân và giết chết các nhân viên bảo vệ đang truy sát bằng một thứ siêu năng lực kì lạ rồi thoát ra ngoài. Những giây phút cuối cùng trước khi trốn thoát, cô bị bắn tỉa từ sau lưng bằng đầu đạn chống tăng .50 BMG gây ra một vết thương dẫn đến việc cô bị phân ra hai nhân cách. Lucy rơi từ mỏm đá xuống biển, chảy máu ở đầu và bất tỉnh.[18]

Sáng hôm sau, một thanh niên tên là Kouta chuyển đến Kamakura để bắt đầu học tập ở trường đại học trong khu vực. Yuka chào đón người anh họ của cô và cho phép anh ở lại trong một quán trọ bỏ hoang cũ kĩ (ryokan trong tiếng Nhật) của gia đình mình, với điều kiện phải giữ nó gọn gàng và sạch sẽ. Kouta đã từng đến nơi này cách đây 8 năm khi anh còn nhỏ, và anh quên sạch những sự kiện diễn ra ở đây sau cái chết bi thảm của cha và em gái mình, kể cả Yuka. Chiều hôm đó, Kouta và Yuka đi dạo trên bãi biển Yuigahama, nơi mà họ nhìn thấy Lucy. Vì vết đạn bắn, Lucy trở thành Nyu - một nhân cách khác của cô, nhân cách này ngây thơ như trẻ con, ngoan ngoãn, hiền lành và không biết nói gì khác ngoài từ "Nyu". Không biết làm gì với cô, và dù cô có cặp sừng trên đầu, Kouta và Yuka đành đưa Lucy về nhà để chăm sóc và bảo vệ cô. Họ đặt tên cô là Nyu theo như từ cô thường gọi. Trong khi đó, quản lý Kurama - trưởng phòng thí nghiệm tại viện nghiên cứu nọ, đã gửi đến Kamakura các đơn vị đặc nhiệm của cảnh sát Nhật Bản (S.A.T) để truy lùng cô gái diclonius. Bandou, một thành viên của đơn vị đặc nhiệm rất hung hăng và tàn bạo, phát hiện ra Nyu trên bãi biển, sau khi cô bỏ chạy khỏi quán trọ do bị Kouta trách mắng việc làm hỏng kỉ vật của em gái anh. Bị Bandou tấn công, Lucy quay về con người thật hung ác, cô phế tay trái, làm gãy tay phải và phá hỏng hai mắt anh. Tuy nhiên sau đó Lucy lại mất kiểm soát nhân cách và biến lại thành Nyu rồi bỏ chạy, Bandou nhờ đó may mắn thoát chết. Mayu, một cô bé vô gia cứ vừa bỏ nhà ra đi do bị người cha dượng quấy rối tình dục, đã giúp Bandou cầm máu và tìm người giúp đỡ anh.[19]

Sau thất bại của S.A.T, Kurama tiếp tục gửi Nana, một silpelit nhỏ tuổi xem anh như người cha tinh thần, làm nhiệm vụ trinh sát dò la tin tức của Lucy do các diclonius có thể cảm nhẫn thấy sự hiện diện của nhau. Hai người gặp nhau khi Lucy đã quay về bản chất cũ. Nana muốn nhận được lời khen từ Kurama nên đã giao chiến với Lucy, kết quả cô bị phế cả hai tay lẫn hai chân trước sự chứng kiến của Mayu. Khi Nana sắp bị giết thì Kurama và quân tiếp viện xuất hiện ứng cứu kịp thời.[20] Nhân cách của Lucy lại biến đổi lần nữa và cô quay về quán trọ. Kouta và Yuka quyết định mang Nyu đến trường vì không muốn cô gây ra chuyện khi ở nhà một mình. Họ tham dự một lớp học được giáo sư Kakuzawa giảng dạy, người có liên quan đến cơ sở nghiên cứu đang truy tìm Lucy và bản thân cũng là một diclonius. Ông bịa ra câu chuyện rằng Nyu là con của anh trai ông và giữ cô lại. Chủ ý thật sự của Kakuzawa là muốn Lucy sinh cho ông những đứa con diclonius và trở thành chúa tể của một chủng tộc mới thay thế con người. Lucy bỗng lấy lại nhân cách cũ và sau khi nghe Kakuzawa nói rõ dã tâm của mình, cô giết chết ông rồi bỏ chạy. Kouta, cảm thấy lo lắng, quay trở lại văn phòng và gặp nữ trợ lý của Kakuzawa là Arakawa, một nhà nghiên cứu cùng làm việc với ông trong việc tạo ra loại vắc-xin chống lại các virút lây truyền qua vector của diclonius; cả hai phát hiện xác của Kakuzawa, và Arakawa yêu cầu Kouta quay trở về đồng thời giữ bí mật về việc này, mọi việc cứ để cô lo liệu.[21] Sau này Arakawa bị bắt cóc bởi giám đốc Kakuzawa, vốn là cha của vị giáo sư nọ và là tổng giám đốc Viện nghiên cứu Diclonius, ông ép buộc cô phải làm việc dưới trướng của mình.[22] Lúc này Kouta và Yuka đã tìm được Nyu với nhân bản hiền lành ở đền Sasuke Inari, họ cũng đón nhận cô bé Mayu cùng sống chung nhà.[23]

Quản lý Kumara cung cấp tay và chân giả cho Nana sau cuộc chiến với Lucy. Không tuân lệnh giám đốc Kakuzawa, người ra lệnh giết Nana do cô không còn hữu dụng[24], Kurama bí mật giải thoát cho cô và giúp cô chạy trốn với hy vọng cô sẽ có một cuộc sống bình thường và hứa rằng một ngày nào đó hai người sẽ gặp lại nhau.[25] Sau khi gặp lại Mayu, Nana được đón nhận vào quán trọ và họ xem cô như là một thành viên trong gia đình.[26]

Giám đốc Kakuzawa, sau khi biết được sự bất tuân của Kurama, đã gửi đến Kamakura silpelit mạnh nhất đang bị giam cầm làm thí nghiệm, Mariko, con gái ruột của Kurama được sinh ra sau khi anh bị nhiễm virút diclonius. Trên cây cầu qua đảo Enoshima, Mariko và Nana đã giáp mặt và đấu với nhau một trận, nhưng Kurama đột nhiên xuất hiện và anh vẫn quyết định giết chết con gái mình như đã làm cách đây 5 năm khi Mariko mới sinh.[27] Kakuzawa cho nổ lên bầu trời Tokyo một quả tên lửa vũ trang chứa đầy virút diclonius để lây nhiễm mầm bệnh cho trẻ em Nhật Bản sơ sinh và từ đó lây lan ra dân số trên toàn thế giới. Trong khi đó, Mariko và Lucy đã biến đổi nhân cách giao chiến vớinhau. Cô silpelit vì bảo vệ cho cha ruột nên đã hy sinh mạng sống và trước khi chết còn kịp làm gãy hai sừng của Lucy, biến cô trở lại thành Nyu trong một thời gian.[28] Kurama quá đau lòng sau cái chết của con gái đã hoá điên và tạm sống cùng với Bandou, anh đã được lắp tay giả và mắt nhân tạo sau khi bị Lucy phá hỏng.

Vài tháng sau, những bà mẹ khi khám thai đã phát hiện con của họ bị mang dị tật với hình dáng của diclonius, hậu quả do tên lửa của Kakuzawa. Kakuzawa gửi một lực lướng mới truy tìm Lucy để hoàn thành kế hoạch đã nuôi mộng từ lâu, được làm bá chủ của một thế giới không có con người. Bandou, người sống ẩn dật cùng với Kurama trên bãi biển Yuigahama, đã xuất hiện kịp thời giải thoát cho Nana và Mayu khỏi tên sát thủ đầu tiên.[29] Không may, Bandou vẫn nhớ mối hận thù khi xưa với Lucy nên đã tấn công khi gặp cô, Lucy trở về nhân cách thật và đi đến nơi quyết đấu với Bandou. Khi trận chiến đang diễn ra ác liệt, Mayu xuất hiện và cố gắng ngăn họ lại, nhưng không lay động bởi lời cầu khẩn của cô, anh vẫn tiếp tục tấn công; trong lúc sơ ý, Bandou bị Lucy dùng vector xẻ đôi cơ thể. Tuy nhiên Lucy cũng bị thương và biến đổi nhân cách trở lại thành Nyu.[30]

Ngay sau đó, Kakuzawa lại tung ra một làn sóng tấn công mới vào thẳng quán trọ, Kouta cố gắng bảo vệ cho mọi người nên bị bắn trúng. Thấy anh bị thương, Lucy trở lại nhân cách thật và giết gần hết những kẻ xâm nhập. Giờ phút đó, Kouta đột nhiên nhớ ra mọi chuyện cách đây 8 năm, và chính Lucy là người giết cha và em gái anh.[31] Lucy tiếp tục truy đuổi những kẻ còn lại, nhưng cuối cùng cô bị bắn hạ và đưa về đảo nghiên cứu. Lúc này, Kakuzawa đã biến con gái mình là Anna, thành một con quái vật mất hết tâm trí, và cưỡng ép mẹ của Lucy sinh cho ông một đứa con trai diclonius thuần khiết. Cô tức giận, phá huỷ các cơ sở trên đảo, giết chết Kakuzawa cùng con trai ông (vô tình giải thoát Anna ra khỏi cơ thể con quái vật). Trong khi đó, nhà khoa học Arakawa đã tìm ra loại vắc-xin chữa trị virút diclonius và chạy thoát khỏi hòn đảo lúc này đã tan hoang.[32][33]

Lucy quay trở về Kamakura để tìm Kouta, anh yêu cầu cô đi đến ngọn hải đăng Enoshima, nơi mà em gái anh thích đến khi còn sống. Tại đây anh đã bắt Lucy phải hứa rằng từ nay cô không được giết người nữa, sau đó anh sẽ tha thứ cho cô. Lucy chấp nhận, không may Kurama (lúc này đã tỉnh táo) xuất hiện và vô ý bắn trúng Kouta. Lucy dùng sức mạnh thần kì của diclonius để chữa thương cho anh và cơ thể của cô dần tan rã. Mọi người trong quán trọ lúc đó cũng có mặt trên ngọn hải đăng và bị các Lực lượng Vũ trang Nhật Bản tấn công. Do cái chết đã đến gần, linh hồn Lucy và Nyu thoát ra khỏi cơ thể tan rã của Kaede, người đang chuẩn bị tiêu diệt cả thế giới. Hai linh hồn nhắc lại lời cầu xin của Kaede 8 năm trước, rằng Kouta hãy giết chết cô nếu sau này cô trở nên độc ác, và anh buộc phải dùng súng bắn chết Lucy.[34]

Bốn tháng sau, vết thương của Kouta hoàn toàn hồi phục và cuộc sống của các nhân vật chính trở lại bình thường. Nhờ vắc-xin của Arakawa, nhân loại đã thoát khỏi thảm họa virút diclonius. Mọi chuyện xảy ra y hệt một giấc mơ khi các nhân vật tưởng chừng đã chết từ lâu đột nhiên xuất hiện như Bandou, gặp lại Mayu trên bãi biển Kamakura. Sau đó, Kouta và Yuka kết hôn. Mười năm sau, Kouta cùng con gái quay trở lại khu rừng nơi anh lần đầu tiên gặp Kaede. Anh luôn đến đây hàng năm mỗi lần kết thúc lễ hội hè như đã hứa với Lucy và Nyu. Con gái anh phát hiện bức thư mà Kaede đã chôn xuống đất suốt 18 năm, Kouta bật khóc và tự nhủ: "Cuối cùng anh cũng tìm thấy em rồi". Ngay lúc đó, một cặp song sinh (có khả năng là kiếp sau của Lucy và Nyu) xuất hiện, nói rằng "Chúng tôi đến đây để gặp lại một người. Một người bạn rất quan trọng."...[35]