El argumento de Key, la ídolo metálica es realmente clásico y no necesita de grandes aspavientos para ser entendido. Key es una joven algo extraña y muy enigmática que vive con su abuelo a las afueras de la ciudad. Lleva una vida placentera y típica de una estudiante japonesa, si no fuera por un detalle: Key es, en realidad, un robot. Puede parecer humana, pero sus movimientos bruscos y sus inexpresivos ojos la delatan como una autómata. Ante este problema, es normal que Key ansíe convertirse en ser humano y así poder integrarse plenamente en el mundo real.

Un día la tragedia se cierne sobre Key cuando fallece su abuelo, la única persona que la quería de verdad. Sin embargo, la muerte de su querido tutor supondrá una sorprendente revelación: Murao Mima, el abuelo inventor de Key, resulta que trabajaba para una misteriosa organización denominada PPOR. Antes de morir, Mima confiesa en un testamento a su estimada nieta que hay una forma de convertirse en humana. Si consigue que 30.000 personas la quieran, el sueño utópico de Key se hará realidad.

Sin vacilar, nuestra protagonista se dirige a Tokio, urbe donde poder conseguir sus propósitos. No obstante, la ciudad resulta ser territorio hostil para una ingenua joven como Key, y pronto surgirán los típicos aprovechados con malas intenciones. Pero no todo serán desgracias, el encuentro fortuito de Key con Sakura Kuriyagawa, un antigua compañera de instituto, le permitirá a nuestra protagonista tener una aliada en su camino a la felicidad. Pero ¿cómo conseguir que 30.000 personas te quieran? La respuesta es sencilla: convirtiéndose en “idol singer” (una cantante de masas, vamos). Lo que no sabe Key es que la organización PPOR va tras ella, y no con buenas intenciones precisamente.