Bannou Bunka Neko-Musume bercerita tentang Ryuunosuke Natsume adalah anak dari penemu jenius. Kedua orang tuanya adalah Kyusaku Natsume dan menguasai Akiko Natsume, CEO dari Mishima Heavy Industries. Menggunakan dana dari perusahaan istrinya dan otak dari kucing kesayangan putranya. Kyusaku menciptakan sebuah android revolusioner bernama Atsuko “Nuku Nuku” Natsume. Yang membuat Kyusaku kesal, Akiko ingin menggunakan teknologi suaminya untuk membuat robot yang dipersenjatai untuk pelanggan perusahaannya. Sehingga Ryuunosuke terjebak dalam pertengkaran hebat antara orang tuanya.

Robot Nuku Nuku mencoba untuk hidup sebagai siswa sekolah menengah biasa, mengadopsi peran sebagai kakak perempuan Ryuunosuke, tetapi biasanya akhirnya bertindak sebagai pelindung keluarganya. Nuku Nuku akan melakukan apapun untuk melindungi orang yang dia cintai.