“天使之卵”架构在一个充满阴影和灰暗色彩的超现实主义世界中，剧情的主角是两个没有提及名字的少年与少女。 少女随身带着一颗神秘的蛋，她花许多的时间在某个歌德式的死城里搜集各式瓶子与手工艺品。身上背着一把十字型武器的少年在某天也随着一种神秘的机械来到这个城镇。 同时，巨大腔棘鱼的身影在城镇上方出现，城市里的人也成群的活过来开始用长枪猎捕这些鱼群。 在少女如巨穴般的瓶子中，就像个庇护所一般，里面收藏着蒐藏品。少年等少女入睡后将那颗神秘的蛋打破。 少女表现得很生气并紧跟着已经离开的少年。最后少女沉入了溪谷中死去，她口中吐出来的气泡最后都化作了一颗颗的蛋。
升入私立咲钟湖学园高中的阿佐谷未乃爱，只是个动画的入门菜鸟，但她却被同年级的上井草有栖强行邀请成立了动画研究部。通过与同年级的高圆寺美子以及喜爱动画的前辈们相遇，未乃爱逐渐沉浸在动画的世界中。动研部员一边要面对学生会固执的废部劝告，一边对于渐渐逼近的世界灭亡一无所知，今天也在活动室、在秋叶原、在圣地、在温泉，聊着动画的事情。
