Le gouvernement de la ville-dôme Romdo, voit une de ses expériences interrompues par l'évasion d'un de leur "Proxy", créature humanoïde aux pouvoirs incomparables. Re-I qui enquête sur le meurtre d'un humain par un autoreiv infecté du virus Cogito, se retrouve nez à nez avec un Proxy, alors qu'elle est médusée par la peur, un second Proxy apparaît et un combat s'engage.

Alors qu'elle a survécu à cette étrange attaque Re-I est discrédité dans son entourage car tout le monde refuse de la croire. Afin de laver son honneur et de comprendre ce qui s’est passé, elle décide de tirer tout cela au clair.

L'enquête de Re-I avance petit à petit, sa première piste et l'étrange coïncidence qui lie la créature qui l'a attaqué et un immigrant appelé Vincent Law. Elle cherche dès lors à rentrer en contact avec ce dernier qui est suspecté de meurtre par le gouvernement.

Alors que Re-I se rend à l'appartement pour mieux connaître Vincent Law, ce dernier entre en contact avec une petite fille androïde, qui semble infecté du virus et qui prétend pouvoir le faire sortir du dôme s'il le désire. C'est là que l'agent Re-I et Vincent Law se rencontre pour la première fois.

Re-I découvre la vie hors du dôme, elle rencontre les résistants qui vivent en dehors de la ville dans des ghettos et qui arrivent à survivre malgré les raids réguliers de l'armée envoyée par le gouvernement du dôme et malgré le virus mortel qui sévit à l'extérieur.

Re-I est atteint du virus qui circule hors du dome, Vincent se voit alors proposer un marché par Quiin, la chef des rebelles ; l'antidote contre sa venue avec eux à bord du "Lapin" véritable bateau à voiles.

Vincent à bord du "Lapin" se dirige vers Mosk, son pays natal, il est accompagné de Pino, la petite androïde. Re-i quand à elle a été récupérée par la sécurité de Romdo et va subir un traitement de soin, aidée par le docteur Deadalus.Re-I découvre alors certains secrets inavoués de la ville dôme.

Pino et Vincent reprennent le large en direction de Mosk toujours à bord du "Lapin". Deadalus a été relevé de ses fonctions, Raoul le responsable de la sécurité à Romdo ne peut plus supporter les déshonore que le maire lui fait subir.

Real a retrouvé Vincent Law, continuant à croire que ce dernier a un rapport avec les Proxy. Il lui révèle alors qu'il est lui-même un proxy, ce qui est loin de convaincre Real. Il lui dit ensuite qu'il n'est pas le seul proxy, Real toujours incrédule. Le soir venu (même si le jour et la nuit ne présentent pas vraiment de différences), Real désire en avoir le coeur net. Elle comptait tester les balles FP que Dedales avait mises au point censée pouvoir tuer les proxy tout en étant sans danger pour les simples humains. Mais elle se ravisa et dit à Vincent que son destin semble d'une façon ou d'une autre lié à lui. C'est alors que Vincent saisi Real, la plaque au sol et lui déclare qu'il est amoureux d'elle...

Viencent participe à un quizz télévisé nommé "Q-QQ-Q" dont les deux invitées sont Pino et Real. Vincent doit répondre à toute sorte de questions. S'il atteint à la fin un total d'un million, le présentateur MCQ mourra. dans le cas contraire, c'est Vincent qui meure. Sa performance est un peu laborieuse mais à la fin, il parvient à totaliser plus d'un million.

A Romdo, Raul est recherché par les forces de l'ordre.

Le voyage semble toucher à sa fin, Mosk n'est qu'à portée de bras. La mémoire de Vincent reviendra-t-elle comme il le prévoyait ?

Re-l se réveille à Romdo sous l'œil bienveillant de Deadalus et de son assistante Swan. Mais où sont Pino et Vincent ?

Pino et Re-l cherche en vain Vincent à travers un Romdo en proie à l'anarchie.

Chacun des personnages se retrouvent en proie au désespoir, à la peur et à la tristesse. Pino cherche son père, Re-l voit tout ce qu'elle aime disparaître et Vincent s'est abandonné à Ergo Proxy.

Romdo sombre inévitablement, alors que nos héros se battent pour conserver leur vérité.