《机械手臂》的剧情发生在2024年的日本北镜市。故事的主角是一名过着普通生活的中学生,名叫小光。某天,他意外地遇到了一个神秘的“手臂”型机械生命体,名为阿尔玛。阿尔玛为了从小光那里获得能量,尝试与他的身体结合,但未能成功,最终却意外地与小光身上的连帽衫结合在了一起。
与此同时,一个名为“镜集团”的大企业正在追捕阿尔玛,企图将其转化为武器。而另一方面,一个名为“ARMS”的组织也在寻找阿尔玛,目的是拯救和解放像阿尔玛这样的机械生命体。
小光无法抛弃失去记忆且正感困扰的阿尔玛,于是披上了与阿尔玛结合的连帽衫,被卷入了由机械使们展开的一系列大事件中。他们不仅要躲避“镜集团”的追捕,还要面对其他组织的挑战,同时寻找阿尔玛失去的记忆和真相。
在这个过程中,小光和阿尔玛逐渐建立起深厚的友谊,他们共同战斗,不断成长,最终揭露了隐藏在背后的巨大阴谋,并成功拯救了阿尔玛和其他机械生命体。