《A.I.C.O.：化身》的故事发生在一个人类与机械融合的近未来世界。少女A.I.C.O.在一次意外中身体与机械融合，成为了半机械人。她被卷入了一个神秘组织的阴谋之中，这个组织妄图利用她身体里隐藏的强大力量达成不可告人的目的。A.I.C.O.在逃亡过程中结识了少年Yuya，Yuya决定帮助她解开身世之谜，摆脱组织的追捕。他们在充满危险的世界中四处奔走，遭遇了各种机械怪物和神秘敌人。在不断的战斗和冒险中，A.I.C.O.逐渐发掘出自己身体的真正能力，也揭开了关于自己身世以及这个世界背后巨大阴谋的真相。