Machine-Doll wa Kizutsukanai transcurre en la Academia Real de Machinart de Walpurgis, una escuela donde el arte mágico del Machinart da vida a muñecas mecánicas, conocidas como autómatas, y entrena a los titiriteros para controlarlas. En este mundo, las naciones han convertido el Machinart en un recurso militar, lo que otorga a la disciplina tanto prestigio como peligrosidad.
En el centro de la historia está Raishin Akabane, un estudiante que suspende los exámenes de ingreso y se ve obligado a derrotar a un alumno de primer nivel si quiere clasificarse para la Fiesta Vespertina. En ese torneo, los titiriteros se enfrentan entre sí en combate directo a través de sus autómatas, y el ganador recibe el título de Wiseman, además de acceso a artes prohibidas. La primera gran prueba de Raishin llega cuando se enfrenta a Charlotte Belew y a su autómata Sigmund, solo para descubrir que queda arrastrado a una cadena más amplia de ataques por parte de otros estudiantes.
Con su autómata humanoide Yaya a su lado, Raishin recorre la academia mientras carga con el peso de un pasado turbulento. A medida que los rivales se acercan y los conflictos de la escuela se agravan, lucha por sobrevivir, proteger lo que le importa y alcanzar el título reservado al combatiente más fuerte.
