Мирей Буке — молодая корсиканка, живущая в Париже и известная как едва ли не самая надёжная наёмная убийца мира. В один прекрасный день она получает по электронной почте приглашение «совершить паломничество в прошлое» от японской школьницы Юмуры Кирики. Причём вниманием Мирей Буке завладевает аудио-файл, прикреплённый к письму и воспроизводящий мелодию, которую она слышала только раз в жизни — стоя над телами не известно кем убитых родителей в раннем детстве.

Подстёгиваемая любопытством, Мирей встречается с Кирикой, однако, прежде чем они успевают начать разговор, на девушек нападает группа вооружённых мужчин, которые, впрочем, в кратчайшие сроки гибнут от руки на первый взгляд безобидной японки, демонстрирующей почти сверхчеловеческие боевые навыки. Как выясняется позже, Кирика страдает полной амнезией, и единственное, что она помнит, — это своё прежнее имя, «Нуар», и контактные данные Мирей. Все же остальные сведения о ней и её прошлом, включая её нынешнее имя, кем-то тщательно подделаны.

Кирика просит Мирей помочь ей вернуть потерянную память, восстановив тем самым картину её прошлого. Поскольку у корсиканки в этом есть и свой интерес — убийца её родителей так и не был найден, — она соглашается, но с условием, что когда их цель будет достигнута, она убьёт свою новую напарницу, знающую о ней слишком много. Кирика немедленно принимает условие, и вскоре они начинают выполнять заказы на убийства под новым кодовым именем — тем самым «Нуар».

Сюжет сериала описывает противостояние двух наёмных убийц и тайной организации, именующей себя Les Soldats (фр. солдаты), связанной с их дуэтом изначально непонятной мистической связью. Да и сам титул «Нуар», как постепенно выясняется, обладает своей мрачной историей… Параллельно идёт менее очевидное, но не менее значимое для сюжета развитие отношений между Мирей и Кирикой, которое многие ценители аниме почитают за самый удачный аспект сериала