鹈野涡芽（大桥彩香 配音）是一名平凡的十五岁少女，一天，涡芽搭乘电车外出，在车上遇见了一个怪人，整个人不由分说的塞给了涡芽一叠名为“Fantasista Doll”的卡片。涡芽在懵懵懂懂之中打开了卡片，让她没有想到的是，五名活泼可爱的少女出现在了她的面前，自己成为了她们的主人。

故事以史上首个自律人型AI「Vivy」为主角，是以「歌声带给众人幸福」为使命的「歌姬」。某日自称来自100年后的AI「松本（マツモト）」突然出现，并表示自己将与Vivy共同修正历史、避免100年后人类与AI发生战争，使Vivy踏上破坏AI的旅途。