K ist ein robotischer Verbrechensermittler, der der Spezialabteilung für wissenschaftliche Ermittlungen der Tokioter Metropolitanpolizei zugeteilt ist. Er wurde von der brillanten Wissenschaftlerin Saori Kirishima erschaffen, um der kriminellen Organisation BAD entgegenzutreten. K besitzt eine menschenähnliche Persönlichkeit und Emotionen, die sich durch seine wechselnde Augenfarbe ausdrücken: gelb in Ruhe, rot bei Wut oder im Kampf, blau bei Traurigkeit oder niedriger Energie. Im Dienst trägt er eine gelbe Jagdkappe und eine rote Jacke, um sich unter Menschen zu mischen, aber im Kampf legt er seine äußere Kleidung ab und tritt in einen Kampfmodus mit der fünffachen seiner normalen Stärke. Seine Hauptwaffe ist eine brustmontierte Robotervernichtungskanone.

K ist mit dem erfahrenen Detektiv Daizo Shiba partneriert, einem mürrischen, intuitiven Beamten mit fünfundzwanzig Jahren Erfahrung, der den Roboter zunächst verabscheut, weil er seine Frau bei einem Verkehrsunfall verloren hat und Maschinen hasst, die menschliche Intuition ersetzen. Shiba nennt K verächtlich einen „Blechbüchsen-Bastard“ und eine „mechanische Puppe“. Der jüngere Detektiv Tsuyoshi Shinjo, ein hitziger und körperlich fähiger Beamter, fungiert als Vermittler, behandelt K ohne Vorurteile und entwickelt später eine romantische Beziehung zu Shibas älterer Tochter Nami.

Die Serie beginnt mit einem Mordfall in einem verschlossenen Raum, der für einen Menschen unmöglich erscheint. K erscheint vor Shiba und Shinjo und erklärt, dass der Täter ebenfalls ein Roboter sein muss. Dies startet eine 26-teilige Kampagne gegen BAD, eine geheime Organisation, die von einer körperlosen Stimme (ebenfalls BAD genannt) angeführt wird und eine Reihe spezialisierter Roboter-Verbrecher einsetzt, die jeweils nach ihrem Gimmick benannt sind: Wakkaman, Tenagaman, Kaminariman, Dennetsuman, Missileman, Gatlingman und viele andere. Diese Roboter verüben Attentate, Sabotageakte und Terroranschläge in ganz Tokio.

Im Laufe der Ermittlungen wird Ks Herkunft enthüllt: Er wurde von Saori Kirishima gebaut, deren Bruder George Kirishima (auch bekannt als BADs menschlicher Agent) wahnsinnig geworden ist und die Roboterarmee erschaffen hat, um Chaos zu verbreiten. Die riesige fliegende Festung namens Mother dient als Ks Aufladestation und Kommandozentrale. Im Verlauf der Serie taut Shiba allmählich gegenüber K auf, nachdem er mehrfach durch die selbstlosen Handlungen des Roboters gerettet wurde, was schließlich darin gipfelt, dass Shiba zu K sagt: „Lass uns für immer zusammenarbeiten.“

Ein großer Wendepunkt tritt in Episode 22 ein, als Ks Körper mit zusätzlichen Kanonen, reflektierenden Kopfspiegeln sowie Schulter- und Bauchraketen aufgerüstet wird. Durch den Ruf „Blow Up“ wird sein gesamter Körper rot und er tritt in einen vollen Kampfmodus mit verbesserter Sprungkraft und Tiefsee-/Weltraumfähigkeit. Dieses Upgrade ist notwendig, um BADs immer mächtigeren Robotern standzuhalten.

Der letzte Handlungsbogen enthüllt BADs wahre Natur und führt zu einer Konfrontation auf dem Mars, wo BAD schließlich zerstört wird. Während der gesamten Serie bekämpft K nicht nur Verbrechen, sondern verfasst auch Gedichte und versucht, menschliche Emotionen zu verstehen, was beweist, dass eine Maschine mit Mitgefühl, Mut und Gerechtigkeit handeln kann. Die Geschichten verbinden Polizeiverfahrenselemente mit Science-Fiction und erforschen Themen wie Menschlichkeit, Vorurteile und das Zusammenleben von Mensch und Maschine.