Mazinger Otome przedstawia mechy z franczyzy Mazinger oraz serii Steel Jeeg jako androidy zintegrowane z codziennym życiem społecznym. Fabuła śledzi te dziewczyny-androidy, gdy radzą sobie z życiem w liceum i stają w obliczu zagrożeń, od szkolnych hultajów po Armię Mechanicznych Bestii. Główną bohaterką jest Seto Magami, androidka wzorowana na Mazinger Z, traktowana jako wnuczka Juzo Magami. Później, wraz z nadejściem Nowej Armii Mazinger, wybuchają między nimi a oryginalną obsadą gorące kłótnie i walki.