《机器人竞赛》讲述了某所五年制高专学校里的少女叶泽里美（长泽雅美 饰）。她连续旷课一个月，还在尚未完成的机器人上随意涂鸦。为了躲过暑期留校补习，里美只好听从机器人部顾问图师隼人（铃木一真 饰）的安排，加入机器人制作组，参加即将举行的机器人竞赛（Robo-Con）。
里美所在的小组成员包括天才机器人设计师相田航一（小栗旬 饰）和热情开朗的作战指挥四谷四郎（伊藤淳史 饰）。对机械知识一窍不通的里美，只能从最基础的机器人操作开始学习。与此同时，一场汇聚超过60所高专学校的机器人竞赛即将拉开帷幕。面对尚未充分磨合的团队和仍不够完善的作品，里美那段难忘的夏天也由此开始。
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