Saat menaiki feri menuju Akademi Fuuka, siswa baru Mai Tokiha dan adik laki-lakinya yang sakit-sakitan, Takumi, melihat seorang gadis terapung di air. Tak lama setelah membawanya naik ke feri, feri tersebut diserang oleh seorang penyerang yang memanggil monster mekanik. Meskipun masih dalam proses pemulihan dari lukanya, Mikoto Minagi berhasil menangkis monster tersebut menggunakan pedang supernatural.

Mai segera mengetahui bahwa Mikoto adalah sesama siswa Akademi Fuuka yang memiliki kemampuan bernama HiME (Highly-advanced Materializing Equipment). Siswa perempuan dengan HiME bertugas melindungi akademi dan kota setempat dari makhluk misterius bernama “Orphans.” Setelah beberapa insiden di sekolah yang melibatkan pertempuran melawan makhluk-makhluk tersebut, Mai menyadari bahwa dia sendiri adalah seorang HiME dan mampu memanggil Child, makhluk mekanik yang memiliki kegunaan dan daya tembak yang besar.

Kini dibebani tanggung jawab baru, Mai bergabung dengan 12 HiME lainnya untuk melindungi sekolah dari ancaman yang mereka sedikit ketahui, sambil tetap melindungi orang-orang terdekat mereka.