Enquanto pegam uma balsa para a Academia Fuuka, os novos alunos Mai Tokiha e seu irmão mais novo e doente, Takumi, avistam uma garota à deriva na água. Pouco depois de trazê-la a bordo, a balsa é atacada por um agressor que invoca um monstro mecânico. Apesar de ainda se recuperar dos ferimentos, Mikoto Minagi afasta o monstro usando uma espada sobrenatural.

Mai logo descobre que Mikoto é um colega da Academia Fuuka com habilidades chamadas HiME (Equipamento de Materialização Altamente Avançado). As alunas da HiME são responsáveis ​​por defender a academia e a cidade local dos monstruosos “Órfãos”. Após vários incidentes na escola envolvendo batalhas contra essas criaturas misteriosas, Mai descobre que ela mesma é uma HiME e é capaz de invocar uma Criança, uma criatura mecânica capaz de grande utilidade e poder de fogo.

Agora sobrecarregada com novas responsabilidades, Mai junta-se a outras 12 HiME enquanto protegem a escola de uma ameaça sobre a qual pouco sabem, ao mesmo tempo que protegem aqueles que estão mais próximos deles.