曾經，小林三平（喜多村英梨配音）和一位少女有著一個浪漫的約定，一晃眼十年過去，雖然兩人此刻早已天各一方，但小林從未忘記過這段美好的回憶，并且時刻希望能夠再度獲得這位少女的音潦草網。某個平平無奇的早晨，當小林睜開眼睛時，卻發現一個紅衣綠發的機器人出現在自己的身邊，機器人名叫可美克（齋藤千和配音），它此番前來尋找小林，竟然是為了和他結婚。就這樣，小林在莫名其妙之中開始了和可美克的同居生活，與此同時，陪伴在小林身邊的還有他的青梅竹馬牧原泉（高橋美佳子配音）、電波少女早川美咲（釘宮理惠配音）和搜查官黑崎涼子（白石涼子配音）。

　　1999年的東京，一部軍用的機械人在無人的情況自動啟動、一個名為帆場瑛一的篠原重工天才程序員自殺；誰也沒想到，兩起無關事件卻會在將來把東京帶入恐怖80s電影。從建筑施工現場到人們的日常生活，處處都可以見到一種被稱為“Labor”的大型機器人。面對Labor相關犯罪與日俱增的局面，警察局成立了特殊車輛二課，配備專門機器人PatLabor，負責處理特殊事務。Labor到了更新換代的時期，作為機器人大腦的電腦操作系統升級為HOS。正在這時，突然發生多起機器人失控事件，機動警察小隊負責調查此事。他們發現這是由與HOS有關的電腦病毒所導致的，而肇事者已經銷毀了所有資料行蹤不明。在東京灣，制造巨型海上方舟以解決東京土地問題的巴比倫計劃已經到了關鍵時刻，那里集結了全國45%的Labor機器人，這些機器人一旦失控后果將不堪設想……

60歲的立花源也和28歲的攝影師井田恭二不遠千里跋山涉水上門去拜訪隱居了三十年的一代影星藤原千代子，為了給她拍攝一生自傳的紀錄6080。款款前來的千代子雖然已界75歲高齡，但仍然優雅美麗，左眼下標志性的小痣也仍然俏皮。立花雙手遞上一把鑰匙，千代子深受震動，稱這把鑰匙是開啟一個秘密的關鍵，當年她不慎丟失，今日竟還能再回手中。千代子的思緒飛到老遠。1926年9月1日，藤原千代子呱呱墜地，水靈清秀的她16歲就被星探發掘，然而直到遇上一個畫家，她救他于亂世中，藏于自家倉庫內，他贈她一把鑰匙，說這是開啟秘密的關鍵，并承諾再與她重逢時帶她去看北海道的雪。然而次日千代子放學歸家時畫家已經因為逃開追捕逃離遠去。千代子自此進入電影圈，只因為畫家最后說他會去滿洲作戰，而第一部電影承諾會去滿洲取景。從此千代子的銀幕生涯拉開，拍攝了代表日本戰國、幕府、大正及昭和等四個不同時期的大時代愛情故事。在每一個故事里，千代子都在奔跑，追尋著自己的真愛。場景與她本身的故事糅合在一起，虛實難分。立花和井田緊隨其后身臨其境，時而變成故事中人物。然而千代子丟失了鑰匙，心灰意冷的她嫁給了一直追求她的導演大瀧。到后來她發現一切是一個精心布下的騙局，千代子認清事實后決意繼續找尋自己少女時代的所愛。