『クロムクロ』は、日本の国際連合黒部研究所を舞台に始まる。黒部ダムの建設中に発見された古代の遺物を中心に築かれたその施設には、世界各国の科学者が集い、謎の物体の研究に取り組む一方、その子どもたちは立山国際高等学校でごく普通の学園生活を送っている。
物語の中心となるのは、物静かな女子高生で、研究所の所長を務める科学者の娘である白羽由希奈である。母親のいる施設を訪れた由希奈は、遺物の謎の一端を解き、思いがけず戦国時代の若き侍、トキサダ・ケンノスケ・オウマを目覚めさせる。彼の突然の出現によって、由希奈は数世紀にわたる争いへと巻き込まれ、遺物の秘密が彼女の世界の中心に据えられていく。
地球に異星からの脅威が迫る中、由希奈とケンノスケは前線でともに戦うことを余儀なくされる。侵略者との戦いを重ね、ケンノスケがなぜ自分を守ろうとするのか、そして彼の過去が人類に迫る危機といかに深く結びついているのかを知るうちに、由希奈は次第にその理由を理解していく。