La historia comienza con una joven, llamada Lucy, escapando de unas instalaciones de investigación en una isla cercana a la costa de Kamakura en la prefectura de Kanagawa, Japón. Desarmada y desnuda, a excepción de un casco de metal que oculta sus rasgos, consigue salir del recinto tras desmembrar y asesinar a varios guardias y empleados utilizando una especie de poderes sobrenaturales. Momentos antes de escapar, un francotirador le dispara a la cabeza con un fusil de calibre .50, provocándole una herida leve al partir el casco y descubriendo dos protuberancias óseas, como pequeños cuernos, saliendo de su cabeza; tras esto, la joven cae inconsciente por un acantilado al mar.... Lo demás ya tenéis que ver por vosotros mismos el anime.


Lucy es una joven diclonius de 17 años que fue abandonada en un orfanato al nacer.³⁰ En sus primeros años de vida no manifestó la tendencia homicida característica de su especie aunque, tras verse sometida a varios sucesos traumáticos durante su infancia, acabó desatando su instinto asesino y se volvió sádica y cruel. Fue capturada y encerrada en unas instalaciones de investigación cercanas a la costa de Kamakura. Al cabo de varios años logra escapar de las instalaciones, mas durante la fuga es herida en la cabeza y desarrolla una doble personalidad, Nyu.⁵ Al contrario que Lucy, Nyu es inocente, dulce e inofensiva, sin saber siquiera hablar. El cambio en la personalidad dominante suele producirse al ser atacada, sustituyendo Lucy a Nyu, o al sentir la presencia de Kōta, reemplazando Nyu a Lucy.