У робкой и стеснительной старшеклассницы Юки Конагаи почти нет друзей среди людей. Их девушке заменяют её любимцы: кошки Ма, Ро и Си, и всех их ждут невероятные приключения.

Это проект по перевоплощению легендарных супер роботов в прекрасных девушек! Звёзды «Robot Girls Z» — Зет-тян, Гре-тян, и Гренда-сан. Вместе они защищают (или пытаются это сделать) город Photon Power от «механических монстродевочек подземной империи». Во главе злодеев стоит Барон Ашура, подземный император, склонный к мировому господству или хотя бы к господству над городом.