Tokiko Mima, apelidada de "Chave", é uma garota de 17 anos que vive no interior do Japão que, apesar de sua aparência humana, é um robô. Quando o avô de Key, Dr. Murao Mima, morre, ele deixa uma mensagem para ela, dizendo que ela pode se tornar uma garota de verdade se for capaz de fazer trinta mil amigos. Assim, Key se move do tranquilo Vale Mamio para as ruas movimentadas de Tóquio, onde ela logo encontra sua amiga de infância Sakura Kuriyagawa. Key rapidamente se apaixona pela cantora ídolo Miho Utsuse e se pergunta se se tornar uma cantora lhe permitirá fazer a quantidade de amigos necessária para se tornar humana. Mas Miho carrega um segredo sinistro: ela está conectada a Jinsaku Ajou, um antigo rival do Dr. Mima que tenta fazer um novo avanço no armamento robótico. Enquanto Key trabalha para se tornar uma garota de verdade, Ajou coloca um plano perigoso em ação, e acontece que Key é muito mais do que aparenta. [Escrito por MAL Rewrite]