在并不遥远的未来世界，人类文明高度发达，一种被称作“武装神姬”的迷你机器人得到开发。她们全部为女性形象，身长为15cm左右，对于其所认定的主人，神姬们忠诚热情，为了主人、荣誉感或者仅仅一时的冲动，这些小人儿便可迅速变换出装备精良的铠甲投入战斗之中。某天，此前一直在海外生活的高中生理人，带着三名武装神姬回到祖国日本。她们分别是温柔体贴的安（阿澄佳奈 配音）、莽撞直爽的埃涅丝（水桥香织 配音）和有着些许迷糊性格的蕾奈（中岛爱 配音）。当然，平淡无奇的青春校园生活似乎与神姬们超精良的装备不大搭调，她们最主要的工作还是无微不至地照顾理人的日常起居，有趣的故事伴随着缓缓流淌的时光交替上演…… 本片根据同名电子游戏改编。
樱井孝宏 名冢佳织 生天目仁美 丰口惠美 猪口有佳 高桥美佳子 平野绫 间岛淳司 宫川美保 小菅真美 谷山纪章 鹰森淑乃 井口裕香 宫下荣治 长谷优里奈 浅野真澄 阿澄佳奈 小伏伸之 钉宫理惠 榎本温子 门胁舞以 矶边万沙子 河原木志穗 小清水亚美 永田亮子 能登麻美子 小林优 川澄绫子 桑谷夏子 水树奈奈 三瓶由布子 若本规夫 神田朱未 土井美加 神谷浩史
伊藤加奈惠 阿澄佳奈 加藤奈奈绘 丰崎爱生 中村悠一 泽城美雪 高木礼子 三宅华也 水树奈奈 今野宏美 冰青 阿部敦 吉野裕行 千叶纱子 柚木凉香 宫田幸季 矢作纱友里 成田纱矢香 中村知子 古山贵实子 斋贺光希 冈本信彦 中尾衣里 江里夏 佐藤聪美 间岛淳司 夏树莉绪 石田彰
深川芹亚 古贺葵 桑原由气 石馆光太郎 三森铃子 大桥彩香 铃木达央 山本希望 杉田智和 西明日香 小松未可子 铃村健一 明坂聪美 保志总一朗 阿澄佳奈 高橋聡之
冈咲美保 寺岛拓笃 丰口惠美 前野智昭 花守由美里 古川慎 千本木彩花 市道真央 江口拓也 大塚芳忠 柳田淳一 山本兼平 石谷春贵 泊明日菜 小林亲弘 斧笃 山口太郎 福岛润 大久保瑠美 青山穰 土师孝也 津田健次郎 田中理惠 熊田茜音 木岛隆一 高梨谦吾 日高里菜 春野杏 内匠靖明 福山润 子安武人 中井和哉 细谷佳正 成田剑 山本格 花江夏树 朝井彩加 石上静香 佐藤元 白石晴香 田所梓 樱井孝宏 八代拓 河西健吾 山下诚一郎
工藤晴香 泷本富士子 中井和哉 宫田幸季 千叶纱子 名冢佳织 喜安浩平 小山力也 本田贵子 白石凉子 铃村健一 三宅健太 冈村明美 田中敦子 大原沙耶香 藤原启治 中原麻衣 咲野俊介
松冈祯丞 茅野爱衣 户松遥 伊藤加奈惠 竹达彩奈 日高里菜 高垣彩阳 井泽诗织 泽城美雪 安元洋贵 平田广明 村濑步 矢作纱友里 斋藤千和 三宅健太 远藤绫 森川智之 野岛健儿 小林沙苗 山寺宏一 潘惠美 村田太志 石原夏织 近藤玲奈 诹访部顺一 生天目仁美 花田光 益山武明