Luminous speelt zich af in een nabije toekomst in een verenigd Korea. De jonge Ruijie ontdekt op een robotpuinveld een bijna menselijke robot genaamd Yoyo. Hun vriendschap zet een reeks gebeurtenissen in gang die het verleden verbinden met het heden, en daarmee een donkere verhaallijn aanraken.
Parallel aan Ruijie’s verhaallijn volgen we Jun, een politieagent bij de Robot Crimes Unit, die een vermissing onderzoekt, en zijn zus Morgan, een robotontwerper die samenwoont met haar zelfontworpen robotvriend.
Jun is een trans man en een van de centrale personages; hij is tijdens militaire dienst zwaargewond geraakt en grotendeels gerepareerd met bionische onderdelen, wat thema’s rond lichamelijkheid en zelfbezit oproept.