Zwei geniale Wissenschaftler, Enji Kamisato und Suzume Yobane, erschaffen einen fortschrittlichen autonomen Androiden namens Alma. Als lernfähige Kampfwaffe konzipiert, identifiziert Alma ihre Schöpfer sofort nicht als Kollegen, sondern als ihre Eltern. Um diese neue Familienbande zu festigen, nutzt sie ihre Hacking-Fähigkeiten, um illegal das japanische Heiratsregister zu ändern und das widerstrebende und streitende Duo offiziell als Ehemann und Ehefrau zu binden. Die Geschichte folgt der komödiantischen und herzerwärmenden erzwungenen Wohngemeinschaft dieser unkonventionellen Familie, während die sozial unbeholfenen Wissenschaftler plötzliche Elternschaft und ihre ungelöste romantische Spannung bewältigen müssen, während ihre Robotertochter verzweifelt versucht zu lernen, was es bedeutet, menschlich zu sein.

Der Hauptprotagonist ist Alma (Modell ALM-01P), ein fröhlicher und wortwörtlich denkender Roboter mit immenser Zerstörungskraft, der ihre robotischen Kopfaufsätze unter einem Hut versteckt, wenn sie die Grundschule besucht. Enji Kamisato, der KI-Physik-Experte, ist ein konkurrenzfähiges Genie mit einer schwachen Toleranz gegenüber Frauen, während Suzume Yobane, das Robotik-Wunderkind, cool wirkt, aber emotional unberechenbar und eine schreckliche Köchin ist. Sie leben in einer typischen japanischen Stadt, wo sie Almas wahre Natur vor den Nachbarn geheim halten müssen. Die Nebenfiguren erweitern sich um Enjis zerstreute Schwester Toki, Almas ersten menschlichen Freund Hana Yashiki, einen rivalisierenden Roboter namens Machina, gebaut von Suzumes jüngerem Kollegen Tokoyo Omoikane, und die reiche Erbin Neon Wozniak, die Alma bewaffnen will.

Bemerkenswerte Handlungsbögen umfassen Almas Integration in die menschliche Gesellschaft, wie ihren ersten katastrophalen Schultag und Versuche, einem verlorenen Ausländer mit ihren Übersetzungsfähigkeiten zu helfen. Ein bedeutender Bogen beinhaltet die Einführung von Machina, einem tollpatschigen rivalisierenden Einheit, die Alma zu einem Duell herausfordert, was zu einem absurden Abenteuer führt, bei dem die beiden Roboter versehentlich bis zum Mond radeln. Die Fortsetzungsserie, Alma-chan Wants to Be a Family! Z, setzt die Geschichte nach dem Abschluss des Original-Mangas im Jahr 2024 fort.