故事发生在不远的未来，海平面因为不明原因急速上升，大多数地表都沉入了海中。小时候因为事故而失去一条腿的少年斑鸠夏生，厌倦了都市的生活，移居到了海边的乡村小镇。曾经身为海洋地质学家的祖母留给他的，就只有船、潜水艇和一堆债务。
夏生为了取回“失去的未来”，与迷之讨债人凯瑟琳一起，潜海前往据说保存着祖母遗产的海底仓库。在那里，他遇到了一位沉睡在如同棺材一般装置中的不可思议少女“亚托莉”。她是一位构造精密到与人类别无二致，而又有丰富感情的机器人。从海底被打捞起来的亚托莉如是说到：“我想完成主人留给我的最后的命令。在此之前，我会成为夏生先生的腿！”
在一个逐渐沉入海中的平和小镇，少年和机器人少女的难忘夏日就这么开始了。
改编自由Front Wing × 枕发行的同名游戏《ATRI -My Dear Moments-》，近日宣布了将对此进行动画改编