Eine fröhliche und leichtfertige Androiden-Darstellerin namens Honey Kisaragi gibt vor, eine Oberschülerin zu sein, während sie heimlich den Mord an ihrem Vater, dem Wissenschaftler Dr. Koshiro Kisaragi, untersucht. Ihre Hauptwaffe ist das Honey System, auch Atmosphärisches Elementenkondensator genannt, eine in ihrem Körper implantierte Vorrichtung, die es ihr ermöglicht, sich durch Drücken eines herzförmigen Anhängers an ihrer Halskette und den Ruf Honey Flash in die rot kostümierte Kriegerin Cutie Honey zu verwandeln. Bei ihrer Mission wird sie von Seiji Hayami unterstützt, einem tollpatschigen aber aufrichtigen Privatdetektiv, der in einem Flussslum lebt und davon träumt, eine Abhandlung über die dunkle Schattenseite des modernen Japans zu schreiben.

Gemeinsam bekämpfen sie Panther Claw, eine zwielichtige Verbrecherorganisation, die durch tödliche Glücksspielringe, Waffenhandel und Bioterrorismus von menschlicher Grausamkeit profitiert. Anders als in der traditionellen Darstellung als Geheimgesellschaft agiert diese Version von Panther Claw eher wie eine Ansammlung skurriler, monströser Unternehmer, darunter ein Genie mit gespaltener Persönlichkeit, der tödliche Spiele leitet, ein europäischer Gentleman mit Rasierklingen in den Füßen und eine alte Fischhändlerin, die einen Raketenwerfer in ihrem Bauch verbirgt.

Der Konflikt weitet sich dramatisch aus, als Honey entdeckt, dass sie nicht allein ist. Sie trifft Miki Saotome, ein kaltes und unsoziales Mädchen, das sich in die blau gepanzerte Sister Miki verwandelt, deren fehlerhafte Kräfte jedoch bewirken, dass metallische Gegenstände schmerzhaft in ihren Körper eindringen und aus ihm herausragen. Sie begegnet auch Yuki Kenmochi, einem sanften und wohlhabenden behüteten Mädchen, das sich in die weiß kostümierte Sister Yuki verwandelt, aber eine gnadenlose Persönlichkeit und eine obsessive, romantische Schwärmerei für Honey entwickelt. Es stellt sich heraus, dass die drei künstliche Kreationen sind, Androiden, die von Dr. Kisaragi in gescheiterten Versuchen gebaut wurden, eine verstorbene Tochter nachzubilden. Die Wahrheit kommt ans Licht, dass Miki, nachdem sie entdeckt hatte, dass der Doktor ihre ursprüngliche menschliche Familie getötet hatte, um sie in einen Androiden zu verwandeln, ihren Schöpfer ermordete.

Die Erzählung wechselt von episodischen Abenteuern gegen die grotesken Pläne von Panther Claw zu einem dunkleren, seriellen Drama, während die drei Frauen ihren gemeinsamen, tragischen Ursprüngen gegenüberstehen. Miki opfert schließlich ihr Leben, um Honey aus einer Falle zu retten, wird jedoch vorübergehend mit einer begrenzten Lebensdauer wiederbelebt. Später wird Honey scheinbar auf Yuki's Bitte hin von dieser getötet, was dazu führt, dass ihr Körper gefangen genommen und ihre Kräfte gewaltsam auf Yuki übertragen werden, die in ein zerstörerisches Wesen namens Sister Yuki Snow White verwandelt wird. In der finalen Konfrontation gibt Miki ihr eigenes Leben dauerhaft auf, um Honey wiederzubeleben, und überträgt ihre Kräfte und Waffe, den Boomerang Bleu, auf sie. Honey, nun in einer neuen Form namens Rumble Honey, kämpft gegen die korrumpierte Yuki und befreit sie von der bösartigen Kontrolle der Panther Claw Fischhändlerin. Yuki, gereinigt, entscheidet sich zu verschwinden und bittet Seiji, an ihrer Stelle Honey zu beschützen. Die Geschichte endet damit, dass Honey weiterhin gegen einen reformierten Panther Claw kämpft, nun mit den Kampftechniken ihrer gefallenen Schwestern, und sich selbst als einzige Kriegerin der Liebe: Cutie Honey erklärt.