"Robotics;Notes" spielt in einer nahen Zukunft auf der fiktiven Insel Tanegashima, Japan, und verbindet Elemente aus Science-Fiction, Mystery und Slice of Life. Die Handlung dreht sich um die Schüler Kaito Yashio und Akiho Senomiya, Mitglieder des Robotik-Clubs ihrer Schule. Der Club steht kurz vor der Auflösung, da er nur noch zwei Mitglieder hat und kaum Unterstützung von der Schule erhält. Akiho träumt davon, einen riesigen humanoiden Roboter zu bauen, inspiriert von ihrem Idol, dem Robotikingenieur Kou Kimijima. Kaito, der eher desinteressiert wirkt, unterstützt sie widerwillig, da er sich lieber mit Robotik-Spielen beschäftigt.

Im Verlauf der Serie entdecken die beiden eine mysteriöse App namens "KimiKiss" auf ihren Handys, die ihnen Zugang zu versteckten Informationen gewährt. Diese App führt sie zu einer Reihe von Verschwörungen, die mit der sogenannten "Committee of 300" verbunden sind, einer geheimen Organisation, die globale Ereignisse manipuliert. Die App enthält auch Hinweise auf das "Koujiro Report", ein Dokument, das die Existenz von Monopolen und die Kontrolle der Welt durch eine kleine Elite enthüllt. Die Schüler stoßen auf weitere Charaktere, darunter die talentierte Programmiererin Frau Mizuka, den ehemaligen Robotik-Club-Präsidenten Subaru Hidaka und die mysteriöse Junna Daitoku, die Verbindungen zu den Verschwörungen aufweist.

Als die Gruppe tiefer in die Geheimnisse eintaucht, wird klar, dass die "Committee of 300" Pläne hat, die Menschheit durch eine globale Katastrophe zu reduzieren. Akiho und Kaito müssen nicht nur ihren Traum vom Bau eines Roboters verwirklichen, sondern auch die drohende Gefahr abwenden. Dabei werden sie mit persönlichen Herausforderungen konfrontiert, darunter Akiho's Ringen mit Selbstzweifeln und Kaito's wachsendes Verantwortungsbewusstsein. Die Serie verbindet die Entwicklung der Charaktere mit einer spannenden Handlung, die sich um Technologie, Wissenschaft und die Macht der menschlichen Entschlossenheit dreht.