Gdy komputery zaczynają przypominać ludzi, czy miłość może pozostać niezmieniona? Hideki Motosuwa to młody chłopak z prowincji, który ciężko pracuje, aby dostać się na studia. Pochodzący z ubogiej rodziny, ledwie może opłacić swoje wydatki, a co dopiero najnowszą modę: Persocomy, osobiste komputery, które wyglądają dokładnie jak ludzie. Pewnego wieczoru, wracając do domu, znajduje porzuconego Perscoma. Po zabraniu jej do domu i uruchomieniu, okazuje się, że jest wadliwa, ponieważ może powiedzieć tylko jedno słowo: „Chii”, które ostatecznie staje się jej imieniem. W przeciwieństwie do innych Perscomów, Chii nie może pobierać informacji na swój dysk twardy, więc Hideki postanawia nauczyć ją świata w stary, tradycyjny sposób, jednocześnie przygotowując się do egzaminów wstępnych na studia. Razem ze swoimi przyjaciółmi Hideki próbuje rozwikłać tajemnicę Chii, która może być „Chobit”, miejską legendą o specjalnych jednostkach posiadających prawdziwe ludzkie emocje i myśli oraz miłość do swojego właściciela. Ale czy romans może rozkwitać między Perscomem a człowiekiem?