When Natsume Atsuko, nicknamed Nuku Nuku, comes to live with Ryounosuke's family, he falls in love instantly. After all, to all appearances, she's a beautiful, normal - if slightly ditzy - teenage girl. In reality, however, she's an all-purpose cat-brained andorobot who's escaped from Mishima Heavy Industries' research laboratories.

She's not supposed to use her special powers, but when more of Mishima's experiments run amuck and her friends are threatened, she'll do whatever she can to save them. It's never just another day at school when your classmate's an All Purpose Cultural Cat Girl!

　　夏目龙之介（伊仓一恵 配音）的母亲是大名鼎鼎的三岛财团的年轻总裁，而父亲是一个整天迷迷糊糊满口疯话却一事无成的科学家。一天，龙之介和父亲在大街上散步，两人捡到了一只无处可去的流浪猫，善良的龙之介想要收养小猫，然而，一场意外的发生令小猫不幸丧生，父亲不忍心看到龙之介伤心的样子，于是将小猫的大脑移植到了机器人NK-1124的身上，就这样，小猫以一名女高中生的模样复活了，龙之介给她取名露露。

　　就这样，龙之介和露露开始了同居生活，还让露露进入自己的学校上学，虽然露露拥有成熟美丽的外貌，但心智却还如同孩子一般单纯。

女主角露露本來是一隻流浪貓，在亞里沙和今日子追捕龍之介的騷動中不幸喪命了。於是龍之介的爸爸夏目久作便把這隻小花貓的腦袋移植到他研製的超強力生物機器人NK-1124裡面，變成了現在的這個擁有高中生外表的可愛少女。露露擁有比普通人強很多倍的臂力及彈跳力，所以有時候會因控制不當而令周圍的建築物受到破壞。另外由於露露的骨架是由金屬製成的，所以她不能浮於水面，如果在水中活動的話就要裝輔助裝備。.....

Wanneer Natsume Atsuko, bijgenaamd Nuku Nuku, bij Ryounosuke's familie komt wonen, wordt hij op slag verliefd. Het lijkt er tenslotte op dat ze een mooi, normaal, zij het een beetje idioot, tienermeisje is. In werkelijkheid is ze echter een andorobot met kattenbrein voor alle doeleinden die is ontsnapt uit de onderzoekslaboratoria van Mishima Heavy Industries.

高田裕三原作による人気同名コミックの2度目のアニメ化。2013年、真似木市に生活するマッドサイエンティスト・夏目久作によって作られた万能猫脳アンドロボット・ヌクヌクは、真なる人間の仲間入りをするため、人間の通う学校でフツーに暮らすことに……そこで出会う、一癖も二癖もあるクラスメイトの中で学生生活をスタートさせるのであった。そんなヌクヌクに迫る、世界征服を企むヘル・ミシマ率いる謎の覆面秘密結社ブラックインダストリィの魔の手。更に、最大の敵エスパー少女隊や、地球に迫り来る巨大惑星など、地球滅亡の危機までもがヌクヌクに襲いかかる。果たしてヌクヌクは、ヘル・ミシマの陰謀を阻止し、果ては地球を救うことができるのであろうか!? 今日もまた、ミシマの作ったお騒がせ巨大メカから町や家族、友人を守るため、ヌクヌクは戦うのだ。

A trama geralmente se concentra na batalha de custódia para Ryunosuke e nas tentativas das Indústrias Pesadas de Akiko e Mishima de recuperar o corpo de Nuku Nuku, que muitas vezes envolve divertidamente batalhas entre Nuku Nuku e hardware militar produzido pelas Indústrias Pesadas de Mishima.

Es una manera alternativa de contar los OVAs... con un giro. Después de comenzar en una escuela nueva y de conocer a sus compañeras de clase, Nekomusume es forzada a luchar contra los peligrosos robots del circulo interno de la corporación Mishima, dirigidos por el genio del mal, Hell Mishima. ¿Sus planes? ¡Asumir el control del mundo, por supuesto!