Alma-chan Wa Kazoku Ni Naritai xoay quanh câu chuyện của Alma, một robot tự học với khả năng chiến đấu tiên tiến. Cô được tạo ra bởi hai nhà khoa học thiên tài, Enji Kamisato và Suzume Yobane, người lần lượt phát triển trí tuệ nhân tạo và công nghệ robot cho Alma.
Dù hợp tác ăn ý trong công việc, cuộc sống cá nhân của hai nhà khoa học lại không thể hòa hợp với nhau. Những cuộc tranh cãi liên miên không thể che giấu thực tế rằng họ dần nảy sinh tình cảm với nhau. Điều này không thoát khỏi sự chú ý của Alma, người bắt đầu đặt câu hỏi về bản chất thật sự trong mối quan hệ của hai “người tạo ra” mình.
Khi học hỏi thêm về con người từ những người xung quanh, mối liên kết giữa Alma với Enji và Suzume ngày càng trở nên sâu sắc hơn. Alma tò mò và muốn tìm hiểu về tình cảm gia đình, điều mà cô chưa từng trải qua. Qua hành trình khám phá, Alma dần hiểu hơn về mối quan hệ giữa con người và mong muốn có một gia đình của riêng mình.