电视动画《机器人笔记》改编自日本5pb与Nitroplus共同打造的同名冒险游戏，也是继《
CHAOS;HEAD（
混沌之脑）》和《
Steins;Gate（命运石之门）》后的“科学幻想adv系列”的第三弹作品。时代背景也设定在了世界线变动率1.048596的2019年，即《命运石之门》世界线延长线2019年的种子岛。因此，《CHAOS;HEAD》和《Steins;Gate》的角色也在本作中登场。
时代背景设定在世界变动率为“1.048596%”的2019年，这是个搭载了 Phondroid 作业系统，扩增实境“口袋电脑”普及的年代。在这样一个机器人已经普遍实用化的未来，种子岛（位于九州南部）中央高校的“机器人研究部”正面临废部危机，而仅有的两名部员之一——八汐海翔就算面临着这样的情况，仍旧对“机器人研究部”感到兴趣盎然，并且依旧热衷于机器人格斗游戏。而另一位一根筋的废材部长瀬乃宫秋穂为了避免被废部，正在以“完成巨型机器人”为目标奋斗着。然而某天，海翔发现了一份名为“君岛报告”的A.R.笔记。在这份笔记里面，记录着名为君岛安科的人将会把整个世界都卷进来的大阴谋。