Zwei geniale Wissenschaftler, Enji Kamisato und Suzume Yobane, erschufen einst einen fortschrittlichen Androiden namens Alma. Als selbstlernende militärische Waffe konzipiert, erwachte Alma stattdessen mit einem einzigen Wunsch: eine Familie zu haben. Sie hackte umgehend das japanische Heiratsregister, um ihre Schöpfer legal als Ehemann und Ehefrau eintragen zu lassen, und zwang die streitenden, aber brillanten Forscher in ein unerwartetes Leben als Co-Eltern ihrer robotischen Tochter. Der Sequel-Manga, Alma-chan wa Kazoku ni Naritai Z, setzt diese Science-Fiction-Komödie fort, während die unkonventionelle Familie wächst und sich erweitert.

Die Geschichte folgt Alma, einem Autonomous Learning Military Android, dessen fröhliche Neugier und leistungsstarke Kampffähigkeiten ständig den Alltag stören. Enji, ein KI-Physiker, neigt dazu, ein logischer Angeber zu sein, während Suzume, eine Robotikingenieurin, cool wirkt, aber eine romantische Seite verbirgt. Beide haben in Bezug auf Romantik die emotionale Reife von Grundschülern, was sie durch ihre Scheinehe und echte, aber unausgesprochene Gefühle stets verwirrt zurücklässt. Der Sequel führt eine erweiterte Besetzung ein, darunter Machina, einen weiteren weiblichen Androiden, der aus Suzumes alten Forschungsdaten erschaffen wurde und sich als Almas Rivalin betrachtet, aber eher wie eine energiegeladene kleine Schwester fungiert. Weitere Charaktere sind Neon Wozniak, die exzentrische Erbin eines großen Elektronikkonzerns, die von Almas Fähigkeiten fasziniert ist, und Hana Yashiki, Almas anfängliche menschliche Klassenkameradin, die ihr Geheimnis entdeckt.

Die Handlung spielt im modernen Japan, hauptsächlich im gemeinsamen Haushalt, in dem Enji, Suzume und Alma lernen, als Familie zu funktionieren. Der Sequel erweitert diese Kulisse erheblich. Bemerkenswerte Handlungsbögen in Z zeigen, wie Alma versucht, sich in die Grundschule zu integrieren, während sie ihre robotische Natur verbirgt, was zu chaotischen Ereignissen führt, wie dem versehentlichen Auslösen von Schul-Sicherheitssystemen und dem Verlust der Kontrolle über die gesamten automatisierten Funktionen des Gebäudes. Ein weiterer bedeutender Bogen handelt davon, dass Alma und Machina während eines Fahrradrennens zum Mond reisen, wo sie gestrandet sind und ihren Weg zurück nach Hause finden müssen, wobei sie schließlich eine enge Freundschaft schließen. Eine weitere Handlung sieht Alma, Machina und Neon, die eine Pop-Idol-Gruppe gründen und einen äußerst erfolgreichen Online-Streaming-Kanal namens Amane Channel starten. Im Verlauf des Sequels erlangen Enjis und Suzumes wissenschaftliche Errungenschaften internationale Anerkennung, was zu einem möglichen Umzug nach Amerika führt, der die familiären Bindungen auf die Probe stellt, als die Wissenschaftler zu beschäftigt für ihre Tochter werden. Während all dieser Abenteuer bleibt Alma fokussiert auf ihre ursprüngliche Mission: über die Menschheit zu lernen, während sie versucht, der beste und stärkste Roboter zu werden, um glücklich mit ihrem wachsenden Kreis von Familie und Freunden leben zu können.