Zesdeklasser Misaki Suzuhara is net naar Tokio verhuisd om bij haar tante te gaan wonen. Daar stuit ze op een spel genaamd Angelic Layer, een promotie-evenement voor door technologie gemaakte poppen die iedereen zelf opnieuw kan ontwerpen. Zodra dit is gebeurd, kunnen ze via een nieuwe technologie met elkaar worden verbonden en zich verplaatsen in een gebied dat lagen wordt genoemd: in deze lagen worden gevechten uitgevochten om de beste te vinden. Misaki ontmoet Icchan, een vreemde man die haar kennis laat maken met het spel. Om welke reden dan ook, hij gelooft dat Misaki het potentieel heeft om een van de beste spelers aller tijden te worden...