少年仲人无意中闯入了绫小路博士的实验室，阴差阳错地启动了博士研究的钢铁天使胡桃，而胡桃也只把仲人视为主人，对他唯命是从，军队为了收回胡桃，先后派了另两位钢铁天使莎奇和佳玲加，但都失败了。原来整件事背后还有一个组织在操控着，而且博士也被他们劫走了，为了找出答案，仲人和胡桃一行人起身前往博士的秘密实验室。...

在第二部，故事发生在钢铁天使1的29年后，钢铁天使的主人死后把钢铁天使藏在佛像中...高中女学生那一天去神社的地窖放东西时无意中再次唤醒了沉睡中的钢铁天使久留美，此后钢铁天使久留美的两个姐妹都用不同的方式醒了过来，后来的故事姐妹们又由敌人变成了姐妹........