Enquanto pegam uma balsa para a Academia Fuuka, os novos alunos Mai Tokiha e seu irmão mais novo doente, Takumi, avistam uma garota à deriva na água. Pouco depois de a "trazerem a bordo", a balsa é atacada por um agressor que invoca um monstro mecânico. Apesar de ainda estar se recuperando de seus ferimentos, Mikoto Minagi repele o monstro usando uma espada sobrenatural. Mai logo descobre que Mikoto é uma colega estudante da Academia Fuuka com habilidades chamadas HiME (Highly-advanced Materializing Equipment). As estudantes com HiME são responsáveis por defender a academia e a cidade local dos monstruosos "Orphans". Após vários incidentes na escola envolvendo batalhas contra essas criaturas misteriosas, Mai descobre que ela mesma é uma HiME e é capaz de invocar um "Child", uma criatura mecânica capaz de grande utilidade e poder de fogo. Agora "sobrecarregada" com novas responsabilidades, Mai se junta a outras 12 HiME enquanto elas protegem a escola de uma ameaça que pouco conhecem, ao mesmo tempo em que protegem aqueles que lhes são mais próximos.