原作《甜心战士》曾于1973年在《周刊少年Champion》上连载，东映动画曾将其制作成TV动画在朝日电视台播出了25集。在2004年，庵野秀明曾经将该漫画拍成真人版首次搬上银幕，由佐藤江梨子主演并引起了巨大话题。此次的新作将把背景设定在近未来，世界各地气候异常、未知病毒蔓延导致人口急剧下降，根据某位博士的愿望诞生了一名有着人类感情的人工智能甜心战士。在该作中，运动神经超群的西内玛利亚将首次挑战动作戏份。

近未来，碌碌无为的私家侦探詹明瑞接到了胡珊的委托，寻找失踪的丈夫，科技大亨，严柯。而此时，民众正在抵制严柯公司推出的仿生人产品，因为仿生人不仅外表和人类无异，而且会替代人类劳动力。詹明瑞几经周折地找到了失踪的严柯，他被绑架，巨大的精神创伤导致失忆。秉持着好人做到底的原则，詹明瑞决定帮助严柯进行心理治疗，并希望查出绑架犯的线索，来为自己的侦探生涯增光添彩。但随着调查，詹明瑞却发现这个严柯身上充满了疑点，极有可能是仿生人。詹明瑞警告胡珊远离这个“严柯”，但反而遭到胡珊的怒骂。这个严柯的身份究竟是不是仿生人，而

郑氏集团董事长的独子郑浩在聚会上认识了王晓茹，在追求王晓茹的过程中意外残废，被李东南博士救走。李东南对郑浩进行了“人工智能重生”改造，控制郑浩，来报复郑氏集团，盗取量子芯片。就在复仇计划顺利进行时，郑浩再次相遇王晓茹，郑浩开始不受控制，一场冲突随即爆发。