《钢铁天使久留美》的故事发生在遥远的未来。那时，人类与文明都濒临灭亡，久留美、咲、卡琳卡和艾克塞莉娅四名少女共同生活在一起。某天，久留美与一名叫道人的少年相恋，两人通过邮件往来，逐渐开始交往。然而，故事的发展并未就此止步。
本作是继《钢铁天使久留美》获得成功后推出的原创续篇OVA，但与《钢铁天使久留美 2式》不同，作品并未明确说明与前作之间的联系。相比《2式》几乎贯穿始终的喜剧风格，本作更偏向严肃的室内剧，整体节奏也显得较为平缓。与此同时，剧中登场的角色并非钢铁天使，这一点也使它与其他《钢铁天使》系列作品产生了明显区别。
久留美等人的关系同样不同于系列其他作品。她们并不是姐妹，而是共同生活的室友和朋友，彼此之间保持着十分普通的友情。比如，另外两名少女会自然地对久留美的初恋对象产生兴趣，并支持她与道人的感情发展。
故事最终暗示将与《钢铁天使久留美》初代篇章相连，原作者也曾在原作中提及这一点。不过，尽管本作沿用了与其他系列相同的角色名字和形象，整体上仍基本可以视为一个全新的独立故事。没有出现在初代和《2式》中的艾克塞莉娅，后来则以钢铁天使的身份登场于原作之中。
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