Fatal Girl lấy bối cảnh trong thế giới tương lai, khi lúc này thế giới trở nên hiện đại công nghệ trí tuệ nhân tạo ngày một phát triển mạnh mẽ, và một tổ chức nghiên cứu ngầm đã trở thành một thế lực lớn do Trình Phi quản lý. Công việc của tổ chức là bí mật chế tạo ra những con chíp não đặc biệt nhằm giúp con người kích thích mọi sức mạnh của bản thân và tạo ra một biệt đội siêu nhiên nhằm kiếm lợi nhuận trái phép. Lúc này, một sự cố đã xảy ra, khiến Trình Phi loại bỏ toàn bộ những nạn nhân làm thí nghiệm, tuy nhiên trong số đó Thiên Lạc đã may mắn sống sót nhưng mẹ của cô thì không may mắn. 10 năm sau, Thiên Lạc đã luôn nỗ lực tìm cơ hội báo thù, nhưng cô không thể nào tìm kiếm được chổ ở bí mật của tổ chức. May mắn Thiên Lạc đã gặp được một người cấy chíp trốn thoát, vì thế cô đã có được manh mối và bắt đầu hành trình trả thù của mình.
