L’unidicenne Masaru Saiga eredita il patrimonio del padre morto in un incidente e diviene preda di misteriosi rapitori che mirano alla sua ricchezza. Il giovane Narumi Kato lo salva ma i rapitori tornano alla carica e si scopre che si tratta di bambole dalla forza sovraumana. Tutto sembra perduto quando appare una donna dai capelli d’argento: Shirogane.

Dopo una brevissima pausa Masaru, Narumi e Shirogane vengono rintracciati e nuovamente assaliti. L’assassino Eiryo Ashihana attacca con il burattino Pulcinella, dalle fattezze di un clown. Shirogane risponde dispiegando il suo burattino Harlequin, ma in un momento di distrazione uno degli scagnozzi di Ashihana agguanta Masaru.

Dopo aver resistito a numerosi attacchi, Masaru viene infine rapito e conddotto a Karuizawa. Per salvarlo, Narumi e Shirogane irrompono nella villa di Zenji Saiga, zio di Masaru e artefice del rapimento. Masaru sta per fuggire dalla villa, quando scopre alcuni misteriosi documenti appartenuti al padre ormai scomparso, Sadayoshi Saiga.

Masaru decide che superare la propria debolezza è l'unico modo per sfuggire allo zio Zenji. Si trova ancora una volta faccia a faccia con il suo aspirante assassino Ashihana, ma sceglie di non scappare e fa ad Ashihana una controproposta per lavorare per lui.

Narumi, che ha più volte tirato fuori Masaru dai guai, rimane coinvolto nell’esplosione di villa Saiga e di lui non si hanno più notizie. Benché sovrastato dal sentimento di perdita, Masaru decide di essere forte come lui gli ha insegnato e torna a frequentare la scuola. Shirogane, per proteggerlo, si iscrive ad un liceo vicino.

Narumi, ritenuto morto dopo l’esplosione a Karuizawa, si risveglia in una stanza di ospedale. Lì conosce il seduttore Guy ed un’anziana donna di nome Lucille. Mentre lotta per recuperare la memoria, fa amicizia con i bambini ricoverati e capisce che sta succedendo qualcosa di strano quando nota che le sue ferite guariscono in maniera inaspettatamente veloce...

Narumi viene a conoscenza della sindrome ZONAPHA e della causa della sua diffusione: il Circo della Mezzanotte. Per garantire un futuro ai bambini deve annientare gli automi. Decide quindi di trasformarsi in uno "shirogane", un distruttore di automi. Nel frattempo Masaru e Shirogane si sono uniti al Circo Nakamachi, dove incontrano la misteriosa Vilma.

Il Circo Nakamachi sta per partire con un nuovo spettacolo a Izu, grazie ai fondi ottenuti e al nuovo numero della lanciatrice di coltelli Vilma. Contemporaneamente Narumi, Guy e Lucille si imbarcano su un volo diretto a Shangai, sulle tracce del Circo della Mezzanotte. Ma sullo stesso aereo ci sono anche gli automi e nei cieli dell'Oceano Pacifico ha inizio una feroce battaglia.

Guy viene ferito e cade in mare. Lo salva il gruppo del Circo Nakamachi e si scopre, con stupore, che è stato il maestro burattinaio di Shirogane. L'incontro porta Shirogane ad aprirsi con Masaru e Masaru, a sua volta, a partire per un viaggio solitario alla ricerca della sua infanzia. Anche Narumi e Lucille, giunti in Cina incontrano il loro maestro di Kenpo, Liang.

Liang narra la verità sul passato, sui fratelli aspiranti alchemisti Jin e Yin e sulla donna innamorata di entrambi, Francine. A causa della differenza di vedute tra i tre, in un villaggio della Francia ebbe origine la ZONAPHA, che avrebbe contagiato il mondo. Narumi e i suoi devono ancora riprendersi quando improvvisamente compare Pantalone, uno dei quattro automi più anziane.

Una serie di accadimenti verificatisi in Cina consentono di localizzare il Circo della Mezzanotte: si trova nel deserto del Sahara, dove si sono riuniti anche gli shirogane di tutto il mondo, decisi a sterminare gli automi. Là Narumi incontra anche gli shirogane-O, potenziati bionicamente e agli ordini del Comandante Faceless e Fatima, specialista del deserto.

Sotto il tendone del Circo della Mezzanotte, Narumi e i suoi sono riusciti a sconfiggere Carosello Olsen e i Fratelli Acrobati. Ora si trovano di fronte a due porte, una delle quali li condurrà alla stanza della bambola Francine. Decidono dunque di dividersi in due gruppi, ma al di là delle porte sono attesi da un nuovo nemico.

Giunti faticosamente al tendone del Circo della Mezzanotte, Narumi e i suoi scorgono la bambola Francine. Ma per poterla raggiungere devono sconfiggere i quattro automi più anziani. Quando uno dei quattro, Colombine, tenta di infliggere il colpo di grazia al già gravemente ferito Narumi, gli shirogane riscoprono una nuova alleanza nel loro desiderio condiviso di proteggerlo ad ogni costo.

La battaglia rivendica una vita dopo l'altra. Anche Narumi è in punto di morte e Rockenfield tenta un rischioso intervento per salvarlo. Intanto, Arlecchino e Pantalone riacquistano la libertà dopo essere stati paralizzati dalla bambola Angelina, la sosia della bambola Francine. Mentre la situazione peggiora, Naurmi riapre gli occhi, come se avesse assorbito la forza e le speranze dei compagni.

Alla ricerca di una soluzione al mistero sulle sue origini, Masaru visita l'appartamento dove ha vissuto con la madre. Là ricorda di essere stato adottato dalla famiglia Saiga, mentre il volto di suo padre Sadayoshi continua a non tornargli in mente. Poi, mentre ricorda le conversazioni intrattenute con suo nonno Shoji, Masaru si avvia verso il luogo in cui è rinato: villa Karakuri.

Masaru è catturato dai marionettisti di Kuroga. Quando riprende conoscenza, si trova di fronte il nonno Shoji, che credeva morto. Ma Shoji, un tempo gentile, è ora ostile e lo chiama con il nome di suo padre, Sadayoshi. Costretto a bere sangue miscelato con l'Aqua Vitae di Shoji, Masaru inizia a rievocare i ricordi di Shoji, del tempo in cui lavorava come medico condotto a Nagasaki nell'era Tempo.

Masaru continua il suo viaggio nei ricordi di Shoji, nei quali lo vede bere l'Aqua Vitae e decidere di vivere con Angelina. Con lei al suo fianco, Shoji si dedica allo studio delle marionette, per aiutare gli shirogane. La coppia riceve poi la visita di un uomo, Dean Maistre, che su ordine di Lucille è giunto dalla Francia per aiutare Shoji a fornire marionette agli shirogane di tutto il mondo.

Viene alla luce Éléonore, figlia di Shoji e Angelina. La sua nascita funge da catalizzatore per un graduale cambiamento nell'atteggiamento di Guy e della bambola Francine. Ma la felicità che pervade il gruppo si rivela passeggera, dato che inquietanti rumori meccanici preannunciano un assalto degli automi al Villaggio Kuroga.

Dopo aver ripreso conoscenza, Masaru riesce a sfuggire ai suoi rapitori e decide di dimostrare di non essere Sadayoshi. Inseguito da Guy e dal clan Kuroga, incontra inaspettatamente Shirogane, arrivata a Kuroga a cercarlo. Ma prima che i due riescano ad allontanarsi, un'altra visione si impossessa della mente di Masaru: Éléonore ha bevuto l'Aqua Vitae e le speranze di Angelina sono state infrante.

Scaricare i suoi dati nel cervello di Masaru per creare un legame con Éléonore: questo era il piano di Sadayoshi. Masaru, che conosce tutte le memorie di Shoji, si commuove vedendo infrangersi le speranze di tante persone. Ma Shoji e Guy rimangono convinti che lui sia Sadayoshi. Guy sta per accoltellarlo quando un membro del clan Kuroga lo ferma, rivelando una verità sconosciuta persino a Shoji.

Un uomo, in diversi modi ed epoche, manipola i fili del destino per i suoi fini: il suo nome è Bai Jin. Rivelatosi sotto forma di Faceless, rapisce Shirogane e induce gigantesche Dee argentate, untrici di ZONAPHA, a manifestarsi nel mondo. Masaru sferra il suo attacco ma Jack-o'-Lantern non è efficace perché le dee non hanno forma solida. Disperato, si allea con Guy e Lize per inseguire Faceless.

Narumi e gli altri giungono all'istituto di ricerca per proteggere "Harry" la macchina per il trattamento della ZONAPHA. Preso in ostaggio Tom, Mingxia affronta l'automa Jones, che inizia a scuoterla fino a che lei non recupera energia ricordandosi di suo padre e Lucille. Intanto, Shirogane resta prigioniera ed è molestata da Colombine, Pantalone e Arlecchino, che insistono a chiamarla Francine.

La lotta infuria all'istituto di ricerca. George è sopraffatto da Schnurzi, un nuovo tipo di shirogane-O, che poi gli rivela perchè si è alleato con Faceless. Ashihana si prepara a combattere Pantalone, volendo sistemare un vecchio conto dei tempi del Sahara. Si ricorda dei consigli di Fou, analizza gli attacchi di Pantalone e riesce a trovare una falla. Ma non sarà facile sconfiggere l'automa...

Narumi e Mingxia riescono finalmente a raggiungere "Harry", la macchina per il trattamento della ZONAPHA. Trovano però il Dr. Banhart e gli altri ricercatori in punto di morte, in seguito all'attacco degli automi Blom Blom Low e Drill September. Per concedersi il tempo sufficiente a salvare i ricercatori, Narumi e Mingxia affrontano un nemico ciascuno, ma la lama di Blom Blom Low abbatte Mingxia.