十一月的一个雨夜，在废弃的主题公园里发现了一具女尸，被放置在旋转木马的木马上。她被反复刺伤，左眼被挖出。 警视厅的 Kaname Date 到达现场。他认出了这名女子。突然，他听到旋转木马内部传来一阵声响。 他破开旋转木马的中央柱子，发现了一个小女孩。而在她的手中，紧紧握着一把沾满鲜血的冰锥…… AI：梦境档案的故事发生在近未来科技发达的东京，讲述了警视厅内 Kaname Date 及其绝密团队，即高级脑科学调查班（ABIS）的故事。ABIS 负责通过 Psyncing 过程调查犯罪，利用机器将两人连接进入名为 Somnium 的梦境状态，探索相关人员的潜意识梦境。执行此类任务的 ABIS 探员被称为 Psyncers，他们作为观察者进入对象的梦境，能够获取对象可能隐藏或自身都未意识到的秘密与线索。为了确保 Psyncers 不受不良影响，他们在对象 Somnium 中的时间被限制在最多六分钟。这个世界观中还涉及先进人工智能的主题，围绕一个名为 Wadjet System 的全球云端系统展开，该系统是 AI 的核心。
