核戰與失控人工智慧所釋放的殺戮機械毀滅舊世界之後，台北盆地內建起「新台北市」——一座以女性至上為國本、只允許女性居住的城牆都市。城內以波伏娃思想的兩大支柱「歷史必然性」與「主奴辯證法」作為立國學說，男性被驅逐至牆外村落，充當農礦勞力與抵擋機械的緩衝肉盾；女性則壟斷名為「星武裝」的華麗武裝，並宣稱只有女性能夠使用。
故事始於北一女中的教室。外貌神似少女的少年宋智涵，是牆外男性反抗軍以極大代價送入城內的臥底，就讀戰鬥科，持有星武裝「安提戈涅」與寒冰長劍「神聖法」——他能使用星武裝，本身即是對城市傳說的否證。他的鄰座是家境貧困、戰鬥出色卻極端仇男的燕雨燕；班長彩星璃是城市建立者彩寧的孫女，公認最接近「最完美的少女」稱號的人。宋智涵先是照顧因空腹低血壓昏倒的燕雨燕，與她結為牆外實習搭檔；接著意外撞見室友吳思妤在宿舍穿男裝，兩人互揭祕密結為共犯。吳思妤是理科駭客，委託他調查生母的下落與一個詞：「蕪菁之冬」。
為取得圖書館機密庫藏的密鑰，宋智涵與彩星璃合作分組報告，提出新台北教科書刻意略去的解讀——安提戈涅的核心是城邦法與自然法（神聖法）的衝突、惡法非法——奪得第一名，並依約擔任牆外實習副手與彩星璃的對練對象。彩寧從報告中注意到孫女的資質。吳思妤破解資料庫後揭出真相：星武裝原本男女皆可使用，「只有女性能用」是政權編造的謊言；彩寧是核戰前抵台的歐洲難民科研船領導者，趁秩序崩解之際以星武裝奪取政權、驅逐男性、修築長城。「蕪菁之冬」則是一場寒冬歉收中，城市衛隊出牆劫掠並屠殺約三成牆外男性的事件；吳思妤的母親吳檀雅在其後背叛城市，與彩林（彩寧被逐出城外的兒子）在基隆的舊實驗設施試圖複製可供男性使用的星武裝，事洩後雙雙被殺。
牆外實習中，兩人深入基隆市取得資料。其間出現一種擁有「全吸收裝甲」的八足蜘蛛型殺戮機械並殺死一名學生。宋智涵推論裝甲既能吸收光與聲，機體必然依靠空中偵察機與一處無法覆蓋裝甲的無線電接收部位定位，以寒霧遮蔽天空並貫穿其軀幹將之摧毀。隨後他前往被守護的男性村莊，從村長口中聽完父母輩的往事，並帶回未經刪改的《第二性》等禁書。暑假期間他借宿燕雨燕家，夢見童年時同伴為引開哨兵而死的往事，堅定顛覆體制的決心。
吳思妤旋即以「精神男人罪」被捕。宋智涵聯絡反抗軍司令，攻入林家花園舊址的祕密監獄，擊敗守衛沙白並在辯論中動搖她，救出吳思妤。兩人轉入下水道展開游擊：破壞工廠與生產設備而不殺人，以抬高維持體制的成本。彩星璃獻策實施物資管制與舉報系統反制。為取得中央樞紐的密鑰，宋智涵依名單找上燕雨燕的母親，途中與燕雨燕交戰並辯論基因決定論、群體歸罪與種族隔離的類比；燕母坦承當年因同情牆外的兄長而協助叛亂，吳思妤再揭露燕母賣腎所救的正是富家女沙白，燕雨燕世界觀崩解而倒戈。反抗軍司令同時揭曉宋智涵與吳思妤正是吳檀雅與彩林之子女，與彩星璃為表親。
最終決戰中，燕雨燕以調虎離山引開城市衛隊，宋智涵闖入中央樞紐，以環境操控與陷阱擊敗彩星璃，並與彩寧當面對質：指出新台北如同以猶太人為「構成性例外」的納粹，是假借普遍性之名施行的特殊性革命；真正的女性性是歇斯底里的革命性，解放應是所有人的解放而非一種身分對另一種身分的壓迫。彩星璃認輸並接過未刪改的《第二性》。宋智涵取得管理AI的控制權。
兩週後局勢穩定，牆內外開始通訊、認親，城市決定分批引入男性。結局處第一批數百名男性入城，女性們跨過封鎖線主動交談。吳思妤如願公開穿上男裝，宋智涵則表示自己是發自內心喜歡女裝、將繼續穿下去。感情線僅為支線：彩星璃曾對其示愛遭婉拒，燕雨燕與其關係親密。