《枪娘》描述的是主角凯瑞找回自我并与之融合的过程。2025年至2030年期间，一场影响整个地球的巨大战争使人口减少了超过一半。因无法控制这一灾难，人们通过无人参与的虚拟战斗来寻求最后的胜利，战场上的高科技装备包括卫星激光、无人机轰炸机及智能AI和无人驾驶坦克。尽管如此，仍有少女们持旧式步枪继续抗争，这群人称作“枪娘”。回到过去，“智慧外星生命体的灵魂”在一个商人那里遇到一个名为M4A1的“无生命的物体”，二者合为一体。经历了一系列事件后，M4A1落入了一个爱好军事的年轻人手中，他悉心照料并与其交谈。年轻人的情感触发了灵魂的变化，使其化形为人，并取名“凯瑞”。随后各国情报机构都开始争夺凯瑞。