ミッション系の全寮制高校「聖チャペル学園」に通う女子高生・如月ハニーは、ロボット工学の研究者である如月博士の愛娘。今日も厳格な寮長ミハル先生の目をかいくぐり、脱走やサボりに勤しむ元気いっぱいのお転婆娘である。
ある日、世界規模の犯罪組織パンサークローが如月家を襲撃。彼らの狙いは、空気中のあらゆる元素を自在に結合させ、あらゆる物質を創造できるという究極の装置「空中元素固定装置」だった。博士からの緊急連絡を受けて急いで自宅に戻ったハニーだが、時すでに遅く、最愛の父を目の前で失い、深い悲しみに沈む。
怒りと悲しみの中、ハニーは父の遺言から、自分が博士によって造られたアンドロイドであること、そして空中元素固定装置が自身の体内に隠されていることを知る。
父の遺志を胸に、空中元素固定装置を守り抜くことを誓い、ハニーは「愛の戦士キューティーハニー」として、パンサークローとの戦いに身を投じていく。