Criado em torno de uma polêmica em torno da sociedade otaku indvidualista japonesa, Chobits mostra uma crítica muito cínica em torno disso. Hideki é um jovem que se muda para Tóquio com a finalidade de conseguir entrar na Universidade de Toquio, uma vez que vivia numa fazenda em Hokkaido.

Ao chegar a Tóquio vê-se envolvido em um mundo da mais avançada tecnologia: os persocons. Persocons (de Personal Computer) são robôs de “estimação” no universo da Chobits. Podem ser pequenos ou com forma e dimensões humanóides. Através deles, é possível acessar a Internet e ler e mandar e-mails, realizar tarefas domésticas e muito mais. Para que os persocoms façam as coisas (como cozinhar ou realizar compras), é necessário a instalação de um softaware específico. Caso o usuário não tenha dinheiro, a instalação de um software de aprendizado é uma solução, porém, é preciso ensinar o persocon a fazer as coisas.

Muitas pessoas possuem persocons e Hideki também deseja ter um, no entanto, falta-lhe dinheiro uma vez que é apenas um estudante. Mas em uma noite na qual Hideki voltava para o seu apartamento, encontrou uma bela persocon no lixo. Como ela parecia estar em perfeitas condições, Hideki levou-a para casa e tentou descobrir como ligá-la. Quando ligou a persocon, ela só sabia dizer “chii” e é por isso que Hideki lhe deu o nome de Chii (lê-se “tchi”). É assim que Hideki vai começar a desvendar os mistérios de Chii, que perdeu toda a sua memória e é possivelmente um Persocon da lendária série Chobits (lenda urbana que se conta sobre persocons com a capacidade de desenvolver uma personalidade e ter sentimentos). Sem contar que na história há muitas confusões em que Chii se mete por ser ingênua e conhecer quase nada do mundo.

Juntamente com Shinbo, seu melhor amigo, Minoru, um especialista em tecnologia, e outros tantos a história vai se desenrolando em uma aventura de infidelidade com persocons, inveja, e muito mistério.