Elfen Lied transcurre en Kamakura, Japón, enfocándose en una nueva rama evolutiva de la raza humana: Diclonius, seres similares a los humanos pero distintos a nivel genético. También presentan algunas anormalidades físicas, particularmente un par de protuberancias cortas similares a cuernos. Lucy, la protagonista, es un Diclonius. En un principio estaba encerrada en un laboratorio de experimentación, localizado mar adentro en la costa de Kamakura, en la Prefectura de Kanagawa. Pero logra escapar y, sembrando el caos a su paso sin poder evitar salir herida en el proceso, desarrollando una personalidad secundaria e infantil, conocida como Nyu. Dos ciudadanos la encuentran, Kouta, que estudia en la universidad local, y su prima Yuka. La acogen pero se ven envueltos en brutales intentos de recuperación de Lucy por parte del Equipo Especial de Asalto y por otros Diclonius asesinos.