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不遇の天才科学者エンジとスズメによって作り出された、最強の少女型兵器「アルマ」。起動したアルマは、何故かエンジとスズメを「おとうさん」「おかあさん」と呼ぶ。異性への免疫が小学生レベルの2人は平静を装いながらも、ドキドキが止まらない。エンジはアルマの認識を正そうとするが……。

ある朝、アルマが作ってくれた朝ごはんにエンジとスズメは大喜び。スズメは自分もご飯を作ろうかなと言ってみたところ、エンジに無理するなと断られてしまう。そんなエンジを見返してやろうとハンバーグを作り始めるスズメ。レシピを見れば簡単だと思ったものの、いざやってみると料理とも呼べないものができてしまい……。

ある雨の日、アルマは傘も差さずに濡れながら歩く少女・ハナを見つける。その様子が気になったアルマ。ハナがいなくなった飼い犬たちを探していると知り、一緒に手伝うことを決める。アルマはひそかにハイスペックな機能を駆使し、次々と犬を発見していく。ところが、最後の一匹が見つからず……。

突如、謎の少女型ロボットがアルマに襲い掛かってきた。自分こそが最強と称するそのロボットはマキナと名乗り、アルマに勝負を挑む。しかし、どこかおっちょこちょいなマキナは、うっかりゴミ捨て場に突っ込んで頭が外れてしまう。エンジはマキナをうまく言いくるめて連れて帰り、勝負の名のもとにアルマと仲良く遊ばせる。

公園で自転車を練習していたアルマに、マキナが再び勝負を仕掛けてきた。二人は自転車を飛ばし、勢いづいてそのまま大気圏突破。月へと至ってしまう。アルマはせめてマキナだけでも地球に帰還させようとするが、マキナはそれを拒否する。アルマとマキナは解決の糸口を探すべく、広い宇宙を探索し始める。

ウォズニアック・エレクトロニクス社の社長令嬢、ネオン・ウォズニアックは、アルマの活躍を聞きつけ、メイドのタナカと共に来日。アルマに自社製品の新作ロボットをけしかけるが、アルマは易々と撃退する。その性能の素晴らしさにますます惚れ込んだネオンは、エンジとスズメにアルマの買収話を持ちかける。

アルマから「授業参観のご案内」のお知らせを見せてもらったエンジとスズメはもちろん参加することに。当日、スズメはきっちり化粧をして、エンジは外行き用の白衣を着こみ、気合を入れた学校に向かう。アルマの教室に入ると、突然校舎が変形。保護者たちがざわめく中、教室のスクリーンにアルマが映し出される。

正体不明な巨大生物が突如現れ、自動販売機や車などいろんなものを吸収して巨大化していく。その正体は、スズメが以前造ったロボットだった。アルマは、自分の兄弟にあたるロボットを破壊せず、なんとか制止する方法を探す。そんな中、トキが暴走するロボットがアルマと遊びたいように見えると言い出す。

夏休みも残すところあとわずか。アルマは宿題の絵日記を真面目に書いている。エンジが見せてもらうと、10日連続同じ絵で内容は「特になし」。エンジもスズメも忙しくて、ほとんどアルマと遊べていなかったのだ。二人はアルマの好きな場所に行き、やりたいことをやろうと提案する。早速スケジュールを立てるアルマで……。

アルマのダンス動画がネット上でバズったことをきっかけに、アルマはネオン、マキナと一緒に「AMANEチャンネル」を開設して、配信活動を始める。ネオンのプロデュースのもと、アルマとマキナがバトルしたり、パジャマ配信したり、瓦割りを披露したり。いろいろ試しながら、ぐんぐん登録者数を伸ばしていく。

エンジとスズメの研究が認められた！　アルマ、エンジ、スズメは日本を飛び出し、アメリカへ移住することに。プールのある大きな家での新生活に胸躍らせるアルマだったが、エンジとスズメは多忙を極め、家族の時間は減っていく。エンジたちの夢を応援しながらも、さびしさを募らせたアルマは家を飛び出してしまい……。