《尼爾：自動人形 Ver1.1a》西曆5012年，忽然侵略火星的外星人與其生產的機械生物體造成人類面對覆滅政治危機，尚存的人類逃向月球，為了奪取火星，藉助人造人士兵們展開反攻登陸作戰。然而無限減少的機械生物體擋住在前讓內戰陷於膠著狀態，作為最後武器，人類派出新型人造人–寄葉的部隊至火星。剛被派往火星的2B與先行調查員9S進發一起執行任務，卻在途中邂逅許多謎樣難解的現像…