Tokiko Mima, prezývaná „Key“, je 17-ročné dievča žijúce na japonskom vidieku, ktoré je napriek svojmu ľudskému vzhľadu robot. Keď Keyov starý otec Dr. Murao Mima zomrie, zanechá jej umierajúci odkaz, v ktorom jej povie, že sa môže stať skutočným dievčaťom, ak si nájde tridsaťtisíc priateľov. Key sa tak z pokojného údolia Mamio presunie do rušných ulíc Tokia, kde čoskoro narazí na svoju kamarátku z detstva Sakuru Kuriyagawa. Key sa rýchlo zamiluje do idolovej speváčky Miho Utsuse a premýšľa, či jej to, že sa stane speváčkou, jej umožní získať toľko priateľov, aby sa stala človekom. Miho však nesie zlovestné tajomstvo: je spojená s Jinsaku Ajou, starým rivalom Dr. Mimy, ktorý sa snaží urobiť nový prielom v robotických zbraniach. Keď sa Key snaží stať sa skutočným dievčaťom, Ajou zavedie nebezpečný plán a ukáže sa, že Key má oveľa viac, než sa na prvý pohľad zdá.