故事发生在彩玉大学的理科研究室内，冰室菖蒲（雨宫天 配音）和雪村心夜（内田雄马 配音）是在这里工作的两名研究生。某日，让心夜没有想到的是，自己竟然收到了菖蒲的告白。所为万事以科学为上的理科研究生，对于爱情自然也要用符合逻辑的证据去证伪，为了证明菖蒲对自己的爱确有其事有迹可循，心夜带领着整个实验室开始了对爱的实验。每天都像佣人一样被使唤来使唤去的解说员奏言叶（原奈津子 配音）、性格反复无常，过于以自我为中心的棘田惠那（大森日雅 配音）、表面看来是个不良少年，实际上却是个死宅的犬饲虎辅（福岛润 配音），陪着菖蒲和心夜进行爱情实验的是这些可爱的研究员们。
夕丛雾香（桑岛法子 配音）是一名失去了记忆的少女，她的所有家当除了手枪和怀表，就是那仿佛是天生一般的杀手的敏锐和直觉。在一次行动中，雾香成为了杀手米蕾尤（三石琴乃 配音）的目标，但米蕾尤并没有下手，正相反，她们两人组成了杀手组合“NOIR”，与邪恶又强大的科西嘉岛黑手党展开了斗争。为了找回遗失的记忆，雾香和米蕾尤开始了她们的行动，随着调查的深入，一个名叫“索尔达”的神秘组织浮出了水面。而当雾香的记忆逐渐恢复的同时，她发现，她和米蕾尤的关系并非表面上所看到的那么简单，两人之间有了越来越深的隔阂。与此同时，早已被定性为“叛徒”的两人，也遭到了索尔达高层派出的“骑士”的攻击。
