Nous suivons l’histoire de Z-chan, Gre-chan et Grenda-san, trois lycéennes inscrites à l’académie Nerima Ward Oizumi de Photon Power. Elles forment l’unité Robot Girls Z. Cette unité est chargée de protéger l’énergie photonique utilisée par la Photon Power. En effet, certains souhaitent utiliser cette énergie à mauvais escient. C’est notamment le cas du baron Ashura et de ses sbires mécaniques Garadas-chan et Doublas-chan.