Full Metal Panic! mengikuti kisah Sousuke Sagara, seorang anak tentara dari Afganistan yang kini bekerja untuk badan militer supranasional yang dikenal sebagai Mithril. Tugas terbarunya adalah melindungi seorang gadis muda bernama Kaname Chidori, yang kebetulan adalah seorang "whispered" -- tipe orang istimewa yang secara intuitif memahami teknologi futuristik berkat sebuah insiden aneh saat ia lahir. Ceritanya lebih banyak tentang hubungan Kaname dan Sousuke yang sedang berkembang daripada tentang robot dan aksi, sehingga memberikan keseimbangan yang hebat antara drama dan aksi.