Die Serie basiert auf dem fiktionalen Szenario, dass durch eine Mutation menschlicher Gene eine neue humanoide Spezies namens Diclonius (pl. Diclonii) (ディクロニウス, Dikuroniusu) entsteht. Diclonii unterscheiden sich von Menschen äußerlich nur durch zwei kleine Hörner, die ihnen auf dem Kopf wachsen. Darüber hinaus verfügen sie über telekinetische Kräfte, die als zusätzliche, unsichtbare Arme (sog. „Vektoren“) dargestellt werden. Diese Arme können aufgrund starker Schwingungen mühelos Körperteile oder andere Materialien durchtrennen und auch herumliegende Gegenstände als Projektile verwenden. Die Anzahl, Länge und Stärke dieser Arme variiert dabei sehr stark von Diclonius zu Diclonius.
Ein weiteres Charakteristikum der Diclonii ist die eingeschränkte Reproduktionsfähigkeit: Es wird hier unterschieden zwischen Diclonii und Silpeliten (Ein Silpelit ist ein von Menschen geborener Diclonius). Erstere verfügen über Fortpflanzungsorgane und können sich auch auf natürlichem Wege fortpflanzen. Silpeliten sind jedoch unfruchtbar, da ihnen die Fortpflanzungsorgane fehlen. Beide Arten sind in der Lage, einen Menschen mittels ihrer Vektoren mit einem Virus zu infizieren, der zur Folge hat, dass das nächste von der infizierten Person gezeugte Kind ebenfalls ein Silpelit wird. Es existieren nur wenige echte Diclonii, von denen Lucy der älteste ist. Der Zustand ist vergleichbar mit der Allopolyploidie.
Beide Arten – Diclonius und Silpelit – besitzen einen zusätzlichen Sinn, der es ihnen erlaubt, sich über eine größere Entfernung hinweg aufzuspüren. Zudem zeigen bereits junge Diclonii (etwa im Grundschulalter) die Fähigkeit, ihre Arme einzusetzen, die mit der Zeit aber noch länger werden und an Kraft gewinnen. Sie besitzen ein nur sehr geringes Schuldbewusstsein. Dies führt mitunter zu willkürlichen Morden an Menschen in ihrer Umgebung. Selbst die Beziehung zwischen dem Diclonius und seinen Eltern ist davon betroffen, wobei sie sehr genau den Unterschied zwischen ihren eigenen Eltern und einem Ersatz dieser erkennen. Während einige Diclonii ihren Eltern gegenüber eine tiefe Zuneigung zeigen und den Drang sie zu töten nicht verspüren, wird im Anime von Fällen berichtet, in denen ein Diclonius auch vor der Tötung seiner eigenen Eltern nicht zurückschreckt. Diesbezüglich wird die These aufgestellt, das Virus diene zur stetigen Zerstörung der Menschheit durch die neue Rasse der Diclonii.
Auch besitzen sowohl Diclonius und Silpelit eine multiple Persönlichkeitsstörung. So erwacht nach einer gewissen Zeit das „andere Ich“, welches ihnen befiehlt, sich ein eigenes Zuhause ohne Menschen zu schaffen. Diese Stimme tritt bei Lucy in Form ihrer Selbst in Bandagen auf und bei Nana in Form ihres Vaters.
