Angelic Layer raconte l'histoire de Misaki,une fille de 13 ans qui arrive à Tokyo afin de faire sa rentrée des classes à l'école éliole, elle logera chez sa tante Shoko (auparavant elle logeait chez ses grands parents -son père etant mort et sa mère ayant dû partir travailler à Tokyo lorsque Misaki était encore à l'école primaire, ainsi elle peut payer les études de Misaki-).En arrivant à la gare de Tokyo Misaki découvre l'Angelic Layer : il s'agit en fait de combats entre deux poupées qu'on appelle "ange". Misaki s'empresse alors, elle aussi, de créer un ange : Lumina, avec l'aide d'un homme étrange qui se fait appeller It'chann. Misaki, aidée de ses amis, Kotaro et Tamayo, commencera ses combats dans l'Angelic Layer où elle apparaitrera comme une combattante hors pair, grace à son sens de l'observation ...