Dans un monde où les jeux vidéo 2D règnent en maître, une organisation nommée Bombyx Mori force la population de Gamindustri à offrir des jeux 2D en sacrifice pour ses dirigeants. Ceux qui osent utiliser les technologies ou dont les jeux ne répondent pas aux exigences des souverains risquent l'exil vers les impitoyables Trial Grounds. Dans ce monde, une fille se réveille sans souvenirs, à part son nom, Neptune, et découvre rapidement qu'elle possède une immense puissance. Armée de son sens du héroïsme très différent et d'un étrange livre intitulé Histoire, elle se lance dans un voyage pour découvrir s'il existe plus que cette vie en deux dimensions. L'art dessiné à la main par le dessinateur de Neptunia, Tsunako, prend vie grâce à Artisan Studio, présentant les personnages d'une manière totalement différente.