とある大学の研究施設の研究員、河原木秋穂（かわらぎ あきほ）は、半年前に妹の冬芽（ふゆめ）が交通事故に巻き込まれ昏睡状態となっており、塞ぎがちの日常を送っていた。 そんな秋穂の様子を案じた研究施設の所長、大膳（だいぜん）教授の推薦によって、実動状態になったばかりの実験機材三号、少女型アンドロイド「ミルミラ」の教育担当を任せられた秋穂は、同時に秋穂のメンタルケアと身の周りの世話をミルミラが務めるという、ちょっと奇妙な同居生活を送ることになる。 時に些細な問題を抱えつつも、次第に打ち解けていく二人だったが、ミルミラの電子的思考ルーチンのサンプル提供者である冬芽の容体は、未だ楽観できない状況だった。 一方、研究施設では、完全自律思考のAIを搭載した革新的な実験機材四号、カテリナが実動状態に入ろうとしていた。 実の妹と姉、そして偽りの妹たちとの関係は、やがて予想外の展開へと突き進んでいく…。