Lucy é uma raça especial de humanos conhecida como Diclonius, nascida com um curto par de chifres e mãos telecinéticas invisíveis que a tornam vítima de experiências científicas desumanas por parte do governo. No entanto, quando as circunstâncias lhe apresentam uma oportunidade de escapar, Lucy, corrompida pelo confinamento e pela tortura, desencadeia uma torrente de derramamento de sangue enquanto escapa dos seus captores.

Durante sua fuga, ela sofre um ferimento incapacitante na cabeça que a deixa com uma dupla personalidade: alguém com a mentalidade de uma criança inofensiva e com capacidade limitada de fala. Nesse estado de instabilidade, ela se depara com dois estudantes universitários, Kouta e sua prima Yuka, que, sem saber, cuidam de um fugitivo ferido, sem saber de suas tendências assassinas. Este acto de bondade mudará as suas vidas, pois rapidamente se verão arrastados para o mundo sombrio do segredo governamental e da conspiração.