时为近未来，人类的心理状态和性格倾向都变得可测定且数值化。人们把这一测定值俗称为“PSYCHO-PASS”，并以此数值为指标积极地迈向“好的人生”。而犯罪也是通过数值来处理。厚生省公安局的刑警们由拥有高犯罪系数、为犯罪者心理所迫的猎犬“执行官”和拥有冷静的判断力、指挥执行官的精英人物“监视官”组成队伍，以由总括生涯福祉支援系统“西比拉系统”所解析的与犯罪相关的数值“犯罪系数”为依据，守护着都市的治安。他们追捕那些数值超过规定值的、有犯罪危险性的犯罪者“潜在犯”，并利用可以瞬时测定“犯罪系数”的断罪之枪“Dominator”将其处决。监视官常守朱经历了无法正确解析“犯罪系数”的“免罪体质者”槙岛圣护的事件，作为一名刑警逐渐成长，并得知了西比拉系统的真相。她依然信守人性与法律秩序，遵从系统的指示，率领新生的刑事课一系，每天与犯罪者对抗着。然而，足以动摇系统的怪物正在他们面前悄悄潜伏着，而他们却对此一无所知
绝大部分的故事都发生在美国一个名为小镇村（The City of Townsville）的都市，飞天小女警则是这座城市的保护者，举凡阻止银行抢案、火场救援、防止怪兽破坏城市等，都是她们的工作。 飞天小女警对付犯案者及怪兽毫不留情，几乎总是会狠狠的揍他们一顿，再把他们丢进监牢或交给警方。 飞天小女警有专属的热线电话，市政厅、小橡树幼稚园和基妮老师家里都设有分机。发生犯罪事件时通常是由市长打电话通知飞天小女警。飞天小女警的主旨是“英雄不是绝对的善，坏蛋也不是绝对的恶…因为每个人都有好的本性和坏的本性，只看你怎么选择。 结尾画面和结尾语亦为本作之特色，各故事皆有结尾画面和结尾语。大部分的结尾画面为飞天小女警三人，结尾语通常则是“一天又平安的过去了，感谢飞天小女警的努力！”但前两者并非每集皆一成不变；较可能出现的会是解决该集纷争最有助力的人、事、物，而也并非绝对单一个体（也可能复数）。
