Saat komputer mulai terlihat seperti manusia, dapatkah cinta tetap sama?
Hideki Motosuwa adalah seorang pemuda desa yang belajar keras untuk masuk ke perguruan tinggi. Berasal dari latar belakang miskin, dia hampir tidak mampu membayar biaya, apalagi mode terbaru: Persocoms, komputer pribadi yang terlihat persis seperti manusia. Suatu malam saat berjalan pulang, dia menemukan Persocom yang ditinggalkan. Setelah membawanya pulang dan mengatur untuk mengaktifkannya, dia tampaknya cacat, karena dia hanya bisa mengucapkan satu kata, "Chii," yang akhirnya menjadi namanya. Tidak seperti Persocom lainnya, bagaimanapun, Chii tidak dapat mengunduh informasi ke hard drive-nya, jadi Hideki memutuskan untuk mengajarinya tentang dunia dengan cara kuno, sambil belajar untuk ujian masuk perguruan tinggi pada waktu yang sama.
Bersama teman-temannya, Hideki mencoba mengungkap misteri Chii, yang mungkin adalah seorang "Chobit," legenda urban tentang unit khusus yang memiliki emosi dan pikiran manusia yang nyata, dan cinta terhadap pemiliknya. Tapi bisakah romansa berkembang antara Persocom dan manusia?