Phần đầu

Vào đầu truyện, một nữ sinh mang tên Momomiya Ichigo tham gia một buổi triển lãm về các sinh vật đang bị đe dọa tuyệt chủng với người bạn học mà cô thầm thương, Aoyama Masaya. Một trận động đất xảy ra và một luồng sáng kỳ lạ chiếu vào Ichigo cùng với bốn cô gái khác. Tiếp đó một chú mèo xuất hiện và nhập vào cơ thể Ichigo. Ngày hôm sau cô đột nhiên có những hành động, thái độ giống như mèo, ví dụ như Ichigo đột nhiên chộp lấy con cá trong căng tin, hoặc khi Ichigo ngã từ trên cao xuống thì cô tiếp đất an toàn, không bị thương tích. Sau đó Ichigo gặp Shirogane Ryō và Akasaka Keiichirō, họ cho cô biết được cơ thể của mình đã nhận ADN của loài mèo núi Iriomote, vì vậy cô có khả năng biến thành một nekomimi Mew Ichigo với những siêu năng lực đặc biệt. Nhiệm vụ của Ichigo là phải tiêu diệt các chimera, những sinh vật ký sinh có nguồn gốc bên ngoài Trái Đất có khả năng xâm nhập vào các loài vật và biến chúng thành những con quái thú khủng khiếp. Ryō và Keiichirō cũng ra chỉ thị Ichigo tìm thêm bốn thành viên còn lại trong nhóm Mew Mew - những người bị luồng ánh sáng kỳ lạ chiếu vào trong trận động đất hôm nọ. Bốn người đó là Aizawa Minto, một tiểu thư đỏng đảnh con nhà giàu có, người mang ADN của một con vẹt Lorikeet lông xanh đậm; Midorikawa Retasu, một cô gái mang trong mình ADN của loài cá heo không vây; cô bé Hoàng Bộ Linh, người mang một nửa dòng máu Trung Hoa và ADN của loài khỉ mặt sư tử lông vàng; và Fujiwara Zakuro, một tín đồ Thiên chúa giáo và là người mẫu chuyên nghiệp, ca sĩvà cũng là idol của Aizawa Minto, mang trong mình ADN của loài sói Nhật Bản.

Năm thành viên của nhóm Mew Mews phải chiến đấu thường xuyên với những sinh vật chimera và kẻ điều khiển chúng, những người ngoài hành tinh Quiche, Pie và Tart. Trong số ba người này, Quiche nảy sinh tình cảm với Ichigo và chính miệng anh ta thừa nhận điều này; anh cũng tìm mọi cách để giành được trái tim của Ichigo bất chấp nhiệm vụ của anh ta là tiêu diệt nhóm Mew Mew. Hai người kia, Pie và Tart, về sau cũng tham gia vào âm mưu tiêu diệt những Mew Mew của Quiche.

Cuộc chiến càng về sau càng trở nên ác liệt, vì vậy nhóm Mew Mew nhận chỉ thị phải tìm bằng được chất lỏng "mew aqua", một loại chất liệu chế tạo từ nước tinh khiết với khả năng chứa đựng một sức mạnh to lớn, vật liệu này sẽ rất có lợi cho các Mew Mew khi chiến đấu.Trong một trận giao đấu với Quiche, khi Ichigo đang trong tình thế nghìn cân treo sợi tóc, một nhân vật bí ẩn mang tên Hiệp sĩ Xanh (Blue Knight) đột nhiên xuất hiện và giải cứu Ichigo. Nhận vật này cũng đều đặn xuất hiện trong các tập sau của truyện, anh đã nhiều lần cứu Ichigo khỏi những tình huống nguy hiểm. Về sau, mọi người phát hiện ra Hiệp sĩ Xanh thật ra chính là Masaya, người bạn trai mà Ichigo thầm thương. Không lâu sau phát hiện này, cơ thể Masaya bỗng đổ gục xuống và một lần nữa lại biến đổi, nhưng không phải thành Hiệp sĩ Xanh mà thành Deep Blue — kẻ cầm đầu nhóm người ngoài hành tinh âm mưu tiêu diệt loài người. Deep Blue giải thích với nhóm Mew Mew rằng, Masaya thật ra chỉ là một vỏ bọc tạm thời để y có thể an toàn ẩn thân tại Trái Đất, và đây là lúc y xuất hiện để thực hiện mưu đồ của mình. Nói xong, Deep Blue tấn công nhóm Mew Mew hòng tiêu diệt họ. Tuy nhiên, phần tính cách lương thiện của Masaya trỗi dậy và anh dùng sức mạnh của giọt chất lỏng aqua rơi gần đó để tiêu diệt Deep Blue, đồng thời anh cũng mất luôn mạng sống của mình vì việc đó. Ichigo òa khóc trước cái chết của Masaya, và dùng toàn bộ sức mạnh của mình để hồi sinh Masaya, nhưng vì việc đó cô cũng đã phải hy sinh tính mạng của mình. Lúc này Masaya hôn Ichigo, trở về hình dạng con người và hồi sinh cô. Cuối cùng, Ryō đưa cho Pie phần chất lỏng mew aqua còn lại để anh cứu lấy những đồng loại người ngoài hành tinh của mình; sau đó Quiche, Pie, Tart chào tạm biệt mọi người để trở về thế giới của họ.

Tokyo Mew Mew a La Mode

Trong phần tiếp theo của truyện, Tokyo Mew Mew a La Mode, Ichigo và Masaya đến Anh quốc để học về các loài sinh vật bị đe dọa tuyệt chủng. Trong khi đó, các thành viên còn lại của nhóm Mew Mew tiếp tục công việc tiễu trừ các chimera còn sót lại trên Trái Đất. Lúc này một kẻ thù mới của nhóm Mew Mew xuất hiện, lực lượng Thập tự quân Thánh Rose (Saint Rose Crusaders). Họ là những siêu nhân có những sức mạnh đặc biệt, có âm mưu chinh phục thế giới và thiết lập nên một xã hội không tưởng. Lúc này, nhóm Mew Mew kết nạp thêm một thành viên mới: Shirayuki Berī, cô cũng trở thành người lãnh đạo tạm thời của nhóm khi Ichigo vắng mặt. Shirayuki Berī là Mew Mew đầu tiên mang trong người ADN của hai loài sinh vật (đang bị đe dọa tuyệt chủng) khác nhau: mèo núi dãy Andes và thỏ Amami. Là một trong những Mew Mew mạnh nhất, cho nên Berī đã lọt vào tầm ngắm của hai thành viên Thập tự quân - kẻ đã tấn công cô tại trường học. Lúc này, Ichigo cũng trở về Nhật Bản để giúp đỡ mọi người chiến đấu lại nhóm Thập tự quân. Trong nỗ lực cuối cùng hòng chinh phục thế giới, hai thành viên Thập tự quân đã thôi miên toàn bộ cư dân Tokyo và ra lệnh cho họ tấn công nhóm Mew Mew. Berī và Meguro Tasuku người bạn thân thời thơ ấu của mình, sử dụng tình cảm nảy sinh giữa họ để vô hiệu hóa thuật thôi miên của nhóm Thập tự quân và làm thay đổi cả trái tim của họ.