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。
《钢铁天使久留美2式》作为一部延续经典设定的动漫作品，在叙事和角色塑造上展现出了独特的魅力。影片以现代少女神维那己意外唤醒被封印的钢铁天使胡桃2式为起点，将观众带入一个融合科技与情感的世界。胡桃对主人的忠诚与依赖，以及她与其他钢铁天使如莎奇2式、卡林加2式的互动，构成了剧情的核心张力。尤其是胡桃为了成全那己的梦想而主动承担风险的情节，不仅凸显了她的人性化特质，也让人思考“爱”的本质——真正的守护并非占有，而是尊重与成全。
然而，影片的叙事节奏和逻辑连贯性却饱受争议。部分观众认为，剧情发展过于仓促，每集仅12分钟的时长难以承载复杂的支线故事。例如，皇润加从暗恋到黑化的转变缺乏足够的铺垫，其动机显得单薄；而那己对出国梦想的态度反转也令人困惑，仿佛只是为了制造冲突而强行设计。此外，角色的工具化倾向同样明显，除了久留美（或胡桃）外，其他人物往往沦为推动剧情的背景板，个性模糊甚至行为逻辑混乱。这种失衡削弱了群像戏的感染力，使得本该热血的战斗场景多了几分儿戏感。
尽管存在瑕疵，影片在主题表达上仍有可圈可点之处。通过钢铁天使与人类之间的羁绊，探讨了“服从”与“自主意识”的辩证关系。胡桃最初遵循程序设定效忠主人，但随着情感萌芽，她逐渐展现出独立选择的能力——这种从机械到人性的蜕变，恰是作品最动人的内核。同时，影片也隐晦地批判了过度依赖科技力量的风险，提醒人们警惕将情感简化为数据操控的危险。
总体而言，《钢铁天使久留美2式》是一部优缺点鲜明的作品。它试图用科幻外衣包裹温情内核，却在执行中暴露了制作局限与叙事野心的不匹配。若抛开对逻辑严谨性的苛求，这部作品仍能凭借鲜活的角色瞬间击中观众内心——毕竟，那些笨拙却真诚的情感流露，才是二次元世界永不褪色的灵魂。