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。

全新劇情，與前作無連續性。

Ryunosuke Natsume heeft geen idee dat zijn huishoudhulp echt de super sexy held Cat Girl Nuku Nuku is. Hij voelt zich gewoon gelukkig dat hij het lieve meisje zo dichtbij heeft. Terwijl Nuku voor haar pas geadopteerde gezin probeert te zorgen, worstelt ze met het humeur van Ryunosuke's moeder, Nuku's verloren herinneringen en het kwaad dat op de loer ligt in Mishima, het machtigste bedrijf in Maneki City!

Ryunosuke Natsume has no idea his household helper is really the super sexy hero Cat Girl Nuku Nuku, he just feels lucky to have the lovely girl so close. Nuku, on the other hand, while trying to take care of her newly adopted family, battles with the temper of Ryunosuke's mother, Nuku's lost memories and the evil that lurks inside Mishima, the most powerful company in Maneki City!

As Mishima unleashes new and more terrorizing weapons in an attempt to take down Nuku, placing Maneki City in a clear and present danger, Nuku faces the ultimate choice: save herself or the people she loves!

Bannou Bunka Nekomusume DASH! erzählt Bannou Bunka Nekomusume in einem ernsteren Setting neu.

Als Mishima-Industries einen Plan entwickelt, die Weltherrschaft an sich zu reißen, tut Nuku-Nuku ihr Möglichstes, um die ihr wichtige Person zu schützen. Aber zugleich muss sie auch gegen ihre Vergangenheit ankämpfen, von der sie nun wieder eingeholt wird. Sollte Nuku-Nuku das nicht gelingen, so könnte dies das Ende von Maneki City bedeuten.

高田裕三原作による人気同名コミックの3度目のアニメ化。料理ができて物静かな女性、樋口温子（ヌクヌク）。その正体は、万能猫脳アンドロボットだった。かつてミシマインダストリィで働いていた科学者の夏目久作は、元同僚の樋口から頼まれてヌクヌクを夏目家で預かることになる。ヌクヌクは実はミシマインダストリィから追われており…。

A família Natsume - o professor Kyusaku, sua esposa Akiko e o filho ryunosuke de 14 anos - acotovelam uma jovem chamada Atsuko, que perdeu a memória. Sem o conhecimento de todos eles, Atsuko é um protótipo androrobot que escapou das instalações de pesquisa da Corporação Mishima. Para rastrear o protótipo desaparecido, Mishima transferiu Akiko, que é empregado pela corporação, para um novo departamento secreto, a busca pelo Androrobot. Professor Kyusaku tem segredos próprios e descobre que Atsuko é um Androrobot e leva Atsuko para seu laboratório escondido sob a casa, a fim de tentar desvendar seus segredos. Ryunosuke sabe que há algo diferente em Atsuko mas ela parece bastante normal fora do fato de que ela não se lembra de nada sobre si mesma, e ele está muito feliz por tê-la por perto.