《机器人笔记》讲述故事的舞台设定在了扩张现实技术贴近人类生活、世界线变动率为1.048596%的2019年的种子岛，中央种子岛高中的机器人 部正面临着废部的危机。社团中的两名成员八汐海翔及濑乃宫秋穗，面临此状况海翔依然没有对机器人部感兴趣，一心只想着机器人格斗游戏。横冲直撞的 部长濑乃宫秋穗以巨大机器人的完成为目标，为了避免废部而努力奋斗着。  某日，海翔发现了君岛报告的A.R.附注，其中提到了掌握故事关键的君岛宏。本作故事围绕着隶属于高中机器人部的少年与少女以及周围一些人展开，他们一边追求着各自的梦想，一边从事巨大机器人的制造工作。