Десять лет назад юноша Санпейта получил от своей первой любви загадочное устройство под названием наномяч, которое должен был съесть. С тех пор много воды утекло, и он почти забыл о своем обещании, пока в его жизнь не ворвалась Кемеко - человекоподобный робот, управляемый девушкой, невероятно похожей на ту самую первую любовь. Кемеко объявляет себя невестой Санпейты и берет на себя задачу защищать его от угроз, исходящих от преступной организации Мисима.
Санпейта оказывается втянутым в водоворот приключений, ведь Кемеко - это не просто робот, а высокотехнологичное создание с собственным характером и возможностями. Она готова на все, чтобы выполнить свою миссию и обеспечить безопасность своего нового хозяина. Школьная жизнь Санпейты кардинально меняется: теперь ему приходится совмещать обычные подростковые заботы с необходимостью оберегать секрет своей необычной "невесты" от посторонних глаз.
Каждый день приносит новые испытания и открытия, ведь Кемеко - это не просто защитник, но и источник множества комических ситуаций. Санпейта пытается адаптироваться к новой реальности, где его повседневная жизнь переплетается с миром высоких технологий и опасных приключений. В то же время он начинает понимать, что чувства, которые он когда-то испытывал к своей первой любви, могут вновь ожить в отношениях с Кемеко.
Сериал "Кэмэко Делюкс!" - это история о необычных отношениях между человеком и роботом, о взрослении и поиске своего места в мире, где технологии и эмоции переплетаются самым неожиданным образом.