故事发生在2011年日本真似木市。一天，16岁的少年夏目龙之介在街上偶然遇到一个从车轮下英勇救猫的少女，并且一见钟情。没想到回到家后却发现那名少女正端坐在他家中。原来这名少女叫桶口温子（温温），19岁，父母在一次车祸中身亡了，温温也因为车祸的刺激而丧失了记忆。龙之介的父亲夏目久作和温温的父母是旧交，因而收留温温住在了夏目家。夏目久作是一个一事无成的科学家，整天关在家里的地下室里做研究，他的妻子夏目晶子在三岛集团营业部工作，是家里唯一的收入来源。

三岛集团专门从事机械研发，不久前事业部有一个编号为MIFX-N2-009的试用品机器人从公司脱逃，董事会任命夏目晶子为捕捉脱逃机器人计划室室长，负责找回机器人。与此同时真似木市出现了一个身穿紧身战斗衣的超性感女孩，每当三岛集团的机械部队在街上胡乱开炮时就会现身救人，因此被市民称作霹雳少女。

随着故事的发展，疑团也越来越多。温温偶尔会做出如小猫般的动作，三岛集团的小开也突然来到真似木市，似乎要进行什么阴谋。某日温温的父亲桶口博士突然出现，并唤醒了温温的记忆，一切终于真相大白。

桶口和夏目久作年轻的时候都是三岛集团的科学家，由于年少轻狂，他们两疯狂的沉迷于战争机器的研发。桶口的妻子温子养了两只小猫，其中一只小猫叫做温温，但温子和两只小猫都先后丧生了。桶口结合妻子的外型和其中一只小猫的大脑记忆，制造出万能猫脑安德鲁机器人MIFX-R2-004，然而这个机器人的力量完全超出人们的想象，成为一个专门摧毁生命的破坏狂。桶口和久作开始后悔自己的科研项目，而将MIFX-R2-004封印在了地下，并制造出了另一个拥有小猫温温记忆的机器人MIFX-N2-009，这个机器人就是少女温温。与MIFX-R2-004不同，温温是一切以保护生命为准则的机器人，由于担心三岛集团将温温用于战争武器，桶口让温温逃出了研究室。

三岛集团的小开原来是三岛总裁的复制人，总裁为了不让自己的分身得到强大的力量，在复制人的基音体上设计了性命有效期，有效期一到复制人就会死亡。因此复制人为了报复人类，在自己的有效期快到之前唤醒了被封印的MIFX-R2-004，妄想使整个世界陷入毁灭。最终，温温为了保护自己所爱的城市和人们，而和她的姐姐MIFX-R2-004同归于尽，唯一留下的只有两个猫铃铛。4年后，读研究生的龙之介和抱着两只小猫的纪子在沙滩上与温温重逢。