在虚构的城市疏瀬，12岁的南束直太过着平淡的生活。某天，骑着黄色踏板摩托的神秘女子春原晴子突然撞上他，并用吉他砸中他的头部。这一击让直太的额头开始长出各种奇异的机械装置，而晴子自称是"太空海盗"，开始寄居在直太家中。随着剧情发展，直太的头部不断涌现出巨型机器人，这些机器人都是企业"医疗机械化协会"的产物。晴子实际在寻找协会的终极武器"原子铁"，而直太的哥哥留下的旧棒球手套成为关键。在接连发生的超现实战斗中，直太逐渐面对成长中的困惑与对真见美朦胧的感情，最终在头部孕育出真正的太空海盗船。故事以晴子完成任务离开，直太开始接受成长变化而告终。