《机器人少女Z》是把位于“机器人动画金字塔顶端”的“魔神系列三部曲”《魔神Z》《大魔神 GREAT MAZINGER》《UFO魔神古兰戴萨》中的机体进行美少女化,并组成最强最凶猛的“机器人少女Z”简称“Z组合”。故事发生在未来,“Z组合”平时在东京练马区大泉学园光子力町进行新型能源“光子能源”的宣传活动,偶尔将前来搞破坏的地下帝国的尖兵(机械兽少女们)揍飞(顺便发泄压力)。是日常搞笑与暴力相结合的动画
故事内容延续第一部TV版《攻壳机动队 STAND ALONE COMPLEX》的剧情继续发展。但TV版的2部作品与剧场版无甚联系,可以看做是两个平行世界里发生的事情。这次TV版第2季的制作班底与第一部相同,同时剧情表达上和第一季一样,每话由不同故事构成,各自独立成章,却贯穿着同一条主线。在剧情上同时电影版导演押井守也参与了协力,不过电影版中凄凉的气氛没有在TV版第二季中体现。