Robotics;Notes se centra en el Club de Investigación de Robótica del Instituto Central de Tanegashima, donde Akiho Senomiya se niega a dejar que se desvanezca el sueño de construir el gigantesco robot GunPro1, plenamente funcional. Durante años, el club ha avanzado hacia ese objetivo imposible, pero el dinero, el tiempo y el personal siempre mantienen el proyecto al borde del fracaso. Kaito Yashio, el único otro miembro del club, preferiría perderse en juegos de combates de mechas en su PokeCom antes que ayudar a su amiga de la infancia a convertir los planes del club en realidad, aunque Akiho sigue arrastrándolo de vuelta al taller y al trabajo lento y obstinado de construir algo más grande que ellos mismos.
Cuando Kaito empieza a oír una voz entre las interferencias y recibe un mensaje indescifrable, su búsqueda lo lleva hasta Airi Yukifune, una IA que existe solo dentro del sistema de realidad aumentada accesible a través del PokeCom. Lo que comienza como un encuentro extraño pronto se convierte en un misterio mayor en torno a la base de datos de Airi y a un informe que podría tener consecuencias desastrosas en el futuro. Con la vida cotidiana en Tanegashima como telón de fondo, Robotics;Notes equilibra la determinación del club, la perseverancia juvenil y una inquietud creciente, mientras Kaito y Akiho luchan por mantener vivo su sueño al tiempo que descubren la verdad detrás de lo que han encontrado.