Elfen Lied mostra uma evolução da humanidade, os Diclonius. Os Diclonius se parecem muito com humanos normais, porém, possuem algumas diferenças: Uma glândula pineal de tamanho exacerbado, um par de pequenos chifres em suas cabeças, olhos e cabelos avermelhados/rosados, e conseguem sentir a presença de outros de sua espécie. Como resultado da mutação na glândula pineal, competem à telecinese; desenvolvem estruturas de natureza desconhecida, de ação física similar à de braços, denominados vectors. A força que tais estruturas possuem o poder de meramente reduzir uma cabeça humana à frangalhos, e parar tiros. Por causa dessas características especiais, os Diclonius sofrem preconceito; tanto por medo de suas potencialidades quanto por interesse da espécie humana. Uma relação de extermínio e uso se estabelece; os humanos desejam exterminar os diclonius, mas antes, aproveitam-se deles para pesquisas, e os diclonius desejam eliminar os humanos por vingança pelos maus tratos e sofrimentos causados pelos humanos.
Os Diclonius nascem de pessoas normais, mas cujo o pai ou a mãe foi infectado com um dos vectors de outro Diclonius em seu cérebro.
A sociedade diclonius é mínima e possui uma tênue organização. Contudo, essa tênue organização ainda assim possui os meios de levar a espécie humana à extinção. Durante a história, há o uso de um termo recorrente no jargão ideológico do Nacional Socialismo, Lebens (Vital), tal como uso do característico discurso de impossibilidade de convivência encontrado no Mein Kampf e nas políticas de Apartheid.
A história se passa na cidade japonesa Kamakura, e começa com a fuga de Lucy, uma poderosa Diclonius Rainha (por ser naquele momento a única com o poder de reprodução através dos vectores), de uma ilha, um centro de pesquisas, fortemente protegido por gente armada, com uma instalação científica enorme. Na tentativa de impedi-la, um sniper acaba acertando seu capacete e a derruba no mar. Depois ela é encontrada por Kouta e sua prima Yuka na praia da cidade, sem roupas, sem memória alguma, com comportamento de uma criança pequena e a única coisa que conseguia falar era "Nyuu". Por ela só saber falar isso, eles acabam chamando-a de "Nyuu" mesmo. Depois ela acaba indo morar com Kouta, numa antiga pensão fechada, que ele havia alugado para morar enquanto estudava na universidade. Enquanto isso, o pessoal que trabalha no laboratório está desesperado atrás da Lucy, e enviam assassinos profissionais e outras Diclonius atrás dela.