Les Diclonius sont des humains mutants possédant des cornes desquelles ils tirent un pouvoir télékinétique représenté par des « vecteurs » : des bras fantômes s'étirant depuis leur épine dorsale, munis d'une force dévastatrice. En raison de cela ils sont maintenus en captivité dans un laboratoire de haute sécurité pour y être étudiés.

Lucy, une diclonius, s'échappe du laboratoire en massacrant les gardes avant d'être touchée à la tête par un sniper, ce qui la précipite dans l'océan. Elle se réveille sur une plage et est secourue par un jeune garçon nommé Kōta et sa cousine Yuka. Elle a cependant perdu la mémoire et Kōta et Yuka décident de l'héberger chez eux, puis lui donnent un nom : Nyu, le seul mot qu'elle semble capable de prononcer. La vie de Nyu commence alors avec Kōta et Yuka. Une tranquillité de courte durée car un commando d'élite est dépêché pour retrouver et éliminer Lucy. Après son échec, le laboratoire emploie deux autres diclonius pour tuer Lucy/Nyu.

Lucy : est une jeune fille diclonius d'environ 16-17 ans. Elle possède quatre vecteurs avec une portée limite de deux mètres. Lucy déteste les humains parce qu'ils l'ont maltraitée et trahie durant son enfance. Elle considère les non-diclonius comme de simples objets et non comme des personnes à part entière. Malgré son peu d'intérêt pour la vie humaine, elle refuse de porter atteinte à Kōta.

Nyû: est une autre personnalité que Lucy a développé après avoir été touché par un tir de sniper à la tête. Nyū a une personnalité très immature et enfantine et ne s'exprime qu'avec des « nyu » même si, par la suite, elle apprend quelques mots. Son caractère innocent et non-violent contraste fortement avec la froide et implacable Lucy. Quand Nyū est en danger ou lorsque qu'elle reçoit un coup sur la tête, elle redevient Lucy. À l'inverse, elle reprend sa personnalité de Nyū après un certains temps ou lorsque qu'elle reçoit de l'affection.

Kôta: est un jeune étudiant de 19 ans qui, au début de l'histoire, vient juste de déménager chez sa cousine afin d'étudier dans l'université locale. Kōta a été hospitalisé pendant un an où il a été soigné à coups d'électrochocs suite au meurtre violent de son père et de sa sœur sous ses yeux lorsqu'il était jeune. Il a ensuite perdu la mémoire. Il est très attentionné envers les filles et particulièrement envers celles qui connaissent des problèmes.

Yuka : est la cousine de Kōta. Elle a également environ 19 ans et étudie dans la même université que son cousin. Elle a emménagé avec lui dans une vieille auberge appartenant à sa mère. Elle est amoureuse de Kōta depuis l'enfance, et nourrit une jalousie envers Nyū qui a droit à toute l'attention de Kōta.

De Lorila