Le Mew Mew sono cinque giovani paladine della giustizia. La protagonista è Ichigo (Strawberry), una simpatica (insomma ) ragazzina di 13 anni, che viene coinvolta in una vicenda più grande di lei. Durante il suo primo appuntamento con Masaya (Mark), ad una mostra sugli animali in via d'estinzione (Red Data Animal), viene colpita da un misterioso raggio che trasferisce nel suo patrimonio genetico il DNA di una specie molto rara di Gatto Selvatico. Da quel momento Ichigo è in grado si trasformarsi in Mew Ichigo (Mewberry). I responsabili dell'accaduto sono due ragazzi, Ryou e Keiichirou, che invitano Ichigo nel loro locale, il Café Mew Mew, il quale serve come copertura per il loro importantissimo progetto segreto: il µ-project.
I ragazzi le spiegano che degli extraterresti stanno minacciando la Terra e che solo la formazione di una squadra di super-eroine, le Tokyo Mew Mew, potrà contrastarli ed evitare la distruzione della razza umana. Ogni componente del gruppo è stata selezionata perché idonea a ricevere il DNA di alcune specie di animali in via d'estinzione, come è accaduto ad Ichigo, grazie al quale può trarre i poteri e la forza necessari ad affrontare e combattere i nemici. Il gruppo è formato da cinque elementi ed Ichigo avrà il compito di scovare e radunare le quattro ragazze mancanti: la benestante Minto, la timida Retasu, l'esuberante Purin, e la famosa modella Zakuro.
Tuttavia il motivo per cui Ryou, un misterioso quindicenne americano, e Keiichirou, un garbato pasticcere, si siano fatti carico di un progetto simile, ancora non ci è dato saperlo e nemmeno il fine ultimo del progetto ci è noto... ma forse nemmeno i due ragazzi ne sono veramente a conoscenza...

Quello che è certo è che in città sono comparse delle creature mostruose e dalle preoccupanti potenzialità distruttive, chiamate Chimeri (Chimera Anima nella versione originale), frutto della fusione tra un animale ed un alieno-parassita chiamato Para-Para. La loro apparizione è opera degli alieni, anzi, di un alieno in particolare: Kisshu. Questi assiste ed esegue gli ordini di Profondo Blu, un'entità misteriosa di cui sentiamo solo la voce, che considera gli umani esseri inferiori ed un ostacolo ai suoi oscuri piani.
Le Mew Mew intervengono di volta in volta a sventare le offensive di Kisshu, rammaricato di non poter soddisfare le aspettative del suo leader, ma allo stesso tempo sempre più attratto dall'abilità delle sue nemiche, in particolar modo di Ichigo, della quale finisce per innamorarsi...
La lotta continua tra le Mew Mew e gli alieni, nuovi personaggi si aggiungono: Pai e Taruto, due nuovi pericolosi nemici, quindi il Cavaliere Blu, un personaggio enigmatico metà alieno e metà umano che accorre a proteggere Ichigo nei momenti di pericolo, e sullo sfondo, la Mew Aqua, un misterioso cristallo la cui ubicazione è a tutti sconosciuta, che potrebbe rivoltare le sorti della battaglia, permettendo alle Mew Mew di salvare il pianeta, oppure agli alieni di dare via al tanto agognato risveglio di Profondo Blu, il cui potere sarebbe definitivamente in grado di spazzare via la razza umana permettendo agli alieni di tornare sulla Terra...
A questa vicenda fantascientifica, che si svolge in un'ignara Tokyo del 2002, si intrecciano gli avvenimenti quotidiani delle cinque protagoniste, intente a destreggiarsi tra la pericolosa missione a cui sono destinate, l'amicizia che le lega e i numerosi intrecci sentimentali tipici di ogni Shojo.
L'Antefatto
Lontano, prima che l'umanità facesse la sua comparsa sulla Terra, diverse specie abitavano pacificamente il pianeta, tra cui un'antica civiltà: gli antenati degli attuali alieni. A causa di violenti cambiamenti climatici, furono costretti ad abbandonare la Terra, vagando nello spazio e stabilendosi infine su un pianeta inospitale, costretti a vivere nel sottosuolo, in condizioni quasi insostenibili.
L'esodo dalla Terra
Superato il periodo di instabilità climatica, gli alieni decisero di tornare sulla Terra, ma la trovarono abitata dai loro successori, gli essere umani, che occupavano indegnamente il loro pianeta, rovinandolo e distruggendone l'ecosistema. Gli alieni diedero allora il via al loro piano di riconquista, iniziando a contaminare alcuni animali per creare i primi Chimeri, con l'intento di servirsene per eliminare la razza umana. Tuttavia la loro forza da sola non era sufficiente, avevano bisogno del potere del misterioso Profondo Blu, una specie di divinità, che però era al momento addormentata e priva di un corpo.
Intanto, sulla Terra, il padre di Ryou, il dottor Shirogane, scopre l'esistenza dei Chimeri ed intuisce il piano di invasione degli alieni. Lo scienziato studia un modo per sconfiggerli e scopre che l'unica possibilità di riportare allo stato normale gli animali contaminati è usare la grande forza vitale di cui sono dotati alcuni animali in via d'estinzione, ma prima che il progetto possa avere inizio, lui e la moglie vengono uccisi da un chimero su cui stavano effettuando le ricerche.
Subito dopo la tragedia, il figlio di appena 10 anni, Ryou, assieme all'assistente del padre, Keiichirou, lasciano l'America e si trasferiscono in Giappone e dopo diversi anni completano le ricerche, ideando un modo per sfruttare la forza insita negli animali in via d'estinzione: la loro soluzione è iniettare il loro DNA in cinque ragazze adatte, trasferendo, con esso, il loro potere...