近未來的日本疏瀨市中，醫療機械廠外形酷似熨斗的建筑每日噴發蒸汽。小學六年級生直太與高中生真見美（其留學哥哥的女友）在河畔消磨時光時，被自稱"蜜蜂女"的睛子駕駛電車撞傷。事故導致直太頭部生出神秘犄角，而擁有相同特征的睛子強行住進直太家中擔任傭人。醫療廠實為外星生命體阿通達的孵化基地，睛子作為特殊個體負責對抗入侵。隨著"FLCL"（阿通達母星語言中象征生命循環的密碼）真相逐漸揭露，直太通過犄角釋放體內能量摧毀孵化裝置。醫療廠爆炸后城市恢復平靜，真見美繼承工廠遺產并繼續與直太互動，而少年頭上的角雖已消失，卻保留著對這段超現實經歷的完整記憶。