故事背景設置在一個遠未來的地球，地球已經被外星人稱為「機械生命體」（Machine Lifeforms）的機器生物入侵並佔領。人類為了求生存，逃到了一個由人造衛星維護的人類殘存基地。為了對抗機械生命體，人類創造了稱為「YoRHa」的戰鬥型Android部隊。
玩家將扮演一名名為2B的YoRHa戰鬥型Android，她與搭擋9S以及其他角色一起，展開了對抗機械生命體的戰鬥。在遊戲的進程中，玩家將探索並揭露人類和機械生命體之間的故事、角色的身份秘密以及整個世界的背景。
遊戲的故事情節極富戲劇性和情感，涉及到對生死、自由、意識和人性等深刻的思考。遊戲中穿插著豐富的故事分支和結局，玩家的選擇將會影響整個故事的發展和結局。《尼爾：自動人形》以其引人入勝的故事、令人難忘的角色和深刻的主題而受到了廣泛的好評和追捧。