時は現代。神主の娘である神維那己は、幼馴染で友人の皇うるかとともに神社の倉庫から続く隠し地下通路を偶然発見する。そして、そこで迷っているうちに、偶然鋼鉄天使くるみ2式を発見し、起動させてしまう。くるみ2式は改良型の鋼鉄天使として未来から送られてきたものであった。そして彼女らのドタバタに満ちた学園生活が始まる。
本作品は、鋼鉄天使くるみの好調を受けて制作されたオリジナルの続編である。しかし、主人公が少年から少女になり、しかも「はにはにだよ～」という狙いすました口癖までついた萌えキャラであったことからSFバトルアクション色とラブコメ色は大幅に後退している。また、後述の鋼鉄天使くるみ零と同時進行であったため、前作・鋼鉄天使くるみでのキャラクターデザイン・総作画監督であった千羽由利子が今作では退いている。
なお、くるみ達三姉妹の関係は前作とほぼ同じである。しかし、サキはご主人さまの皇うるかと姉のくるみとの間で揺れ動く複雑な乙女心が加味されている。その皇うるかも主人公の少女・神維那己に淡い心を抱いているなど、全体的に百合的な色合いが強くなっている。
本作から制作レーベルがポニーキャニオンからm.o.eとなっている。
入野自由 坂本真绫 日野聪 松冈祯丞 日笠阳子 藤原启治 茅野爱衣 甲斐田裕子 森久保祥太郎 川田绅司 早见沙织 东山奈央 高森奈津美 濑户麻沙美 小松未可子 松风雅也 寺岛拓笃 伊濑茉莉也 菅生隆之 立木文彦 子安武人 武虎 石原夏织 能登麻美子 柚木凉香 皆川纯子 岛崎信长 井口祐一 花江夏树 小野友树 石川界人 室元气 逢坂良太 樱井孝宏 福山润