故事發生在不遠的未來，海平面因為不明原因急速上升，大多數地表都沉入了海中。小時候因為事故而失去一條腿的少年斑鳩夏生，厭倦了都市的生活，移居到了海邊的鄉村小鎮。曾經身為海洋地質學家的祖母留給他的，就只有船、潛水艇和一堆債務。
夏生為了取回“失去的未來”，與迷之討債人凱瑟琳一起，潛海前往據說保存著祖母遺產的海底倉庫。在那里，他遇到了一位沉睡在如同棺材一般裝置中的不可思議少女“亞托莉”。她是一位構造精密到與人類別無二致，而又有豐富感情的機器人。從海底被打撈起來的亞托莉如是說到：“我想完成主人留給我的最后的命令。在此之前，我會成為夏生先生的腿！”
在一個逐漸沉入海中的平和小鎮，少年和機器人少女的難忘夏日就這么開始了。
改編自由Front Wing × 枕發行的同名游戲《ATRI -My Dear Moments-》，近日宣布了將對此進行動畫改編