A Enterprise chega ao planeta Exo III, para procurar pelo exobiólogo Roger Korby. Quando Kirk pergunta a Spock se Korby poderia ainda estar vivo, Spock vira seu olhar para Christine Chapel, para depois silenciosamente desligar seu monitor. Chapel, a enfermeira-chefe do dr. McCoy, é noiva de Korby, que é conhecido nos meios acadêmicos como o "Pasteur da medicina arqueológica". Ela foi designada para a Enterprise na esperança de encontrá-lo. Após algumas tentativas frustradas, Uhura consegue entrar em contato com o cientista, no subsolo do planeta.

A pedido dele, apenas Kirk e Christine Chapel se transportam para o planeta, onde encontram o pesquisador vivendo em uma caverna subterrânea construída pelos antigos habitantes do planeta, conhecidos como "os Antigos". Ele conta a eles que descobriu as cavernas pouco antes de morrer congelado, cinco anos atrás. 

Usando equipamento deixado pelos antigos habitantes, Korby aprendeu a construir andróides que se comportam como humanos. Seus companheiros andróides, Ruk e Andrea, impressionam Kirk e Chapel por seu realismo. Embora, Korby explica, Ruk existisse muito antes de ele ter chegado --um produto original dos "Antigos".

Christine reconhece o dr. Brown, assisnte de Korby, mas fica intrigada com sua incapacidade em reconhecê-la de imediato. A razão para o comportamento dele fica clara quando Kirk e Chapel descobrem que ele, também, é um sofisticado andróide. O plano de Korby é lentamente substituir pessoal-chave na Federação por andróides, integrando as máquinas a outros mundos. 

Tomando Kirk como prisioneiro, Korby cria um duplicata perfeita do capitão, que consegue enganar até mesmo a enfermeira Chapel. Durante o processo de replicação, entretanto, Kirk planta memórias e idéias falsas no cérebro de seu duplo, que fazem com que Spock perceba que há algo de errado com o capitão. Korby, convencido de que seu andróide irá enganar a tripulação da Enterprise e permitir que ele tome o controle da nave, envia a cópia de Kirk a bordo. O Kirk falso verifica a rota da Enterprise para escolher um planeta adequado no caminho que sirva para as operações do cientista. 

Spock imediatamente passa a desconfiar do capitão, e decide comandar um gruop de descida para ir ao subsolo após o suposto Kirk retornar ao planeta. Enquanto isso, em Exo III, Chapel percebe que Roger Korby mudou de algum modo: ele não é mais o homem maravilhoso pelo qual ela se apaixonou. ele se tornou distante e insensível --embora ele ainda tenha grande apreço por sua noiva.

Separado de Christine, Kirk é vigiado por Ruk. O capitão convence o gigantesco andróide de que Korby é uma ameaça à existência dele e precisa ser destruído. Ruk ataca o cientista e é eliminado. Durante um combate corpo a corpo com Kirk, Christine descobre que Korby na verdade é um andróide. Kirk o convence de que ele já é mais máquina do que humano. Na frente de sua noiva horrorizada, Korby agarra Andrea e dispara um feiser contra si mesmo, matando os dois. Spock chega com o grupo de descida para encontrar apenas Kirk e Chapel na sala. A enfermeira diz que gostaria de permanecer na Enterprise, mesmo após ter completado seu objetivo inicial de encontrar Korby.

"What are Little Girls Made Of?" se propõe pela primeira vez a explorar a dicotomia entre máquinas e seres humanos. Seguindo a linha humanista adotada pela Série Clássica, a conclusão óbvia é a de que a essência do que faz um ser humano especial é perdida quando ele transfere sua consciência para uma máquina. Essa interpretação que Jornada dá ao conflito homem versus computador será repensada da Nova Geração em diante, onde formas de vida artificiais receberão o benefício da dúvida, mas nem se cogita essa possibilidade por aqui.

Além dessa discussão mais óbvia, há uma sugestão em um plano mais sutil --o terror inspirado pela substituição de homens por máquinas. Se a troca literal e definitiva é uma alegoria, o processo de mecanização no mercado de trabalho já era uma realidade bastante palpável, mesmo nos anos 60. O assunto voltaria a ser discutido, de forma mais contundente, em "The Ultimate Computer", do segundo ano da série.

O episódio, que se sustenta basicamente sobre o personagem de Kirk, utiliza um recurso que já havia dado bons resultados na série. Confrontar o capitão da Enterprise com uma duplicada de si mesmo. Em "The Enemy Within", Kirk enfrentava a si mesmo após uma falha do transporte dividi-lo em dois, um bom e outro mau. Desta vez, o andróide é supostamente uma réplica exata de Kirk, com suas mesmas memórias e estilo, mas com intenções plantadas em sua mente por Korby.

O roteiro é extremamente bem escrito, com cenas antológicas. Como o diálogo entre os dois Kirks, a constatação de que Korby se tornou completamente inumano ao se transferir para um corpo andróide e a sequência trágica de eventos que começou com Ruk sendo destruído por Roger e Andrea destruir a réplica de Kirk.

Os atores convidados ajudam tremendamente na execução da trama, com excelentes atuações de Michael Strong (Korby), Sherry Jackson (Andrea) e Ted Cassidy (Ruk). Aliás, a maquiagem de Ruk é uma das mais impressionantes de todo o seriado original. As sequências de luta corpo a corpo entre Kirk e Ruk são das mais interessantes, devido ao tamanho do andróide, que atira o capitão da Enterprise de um lado para outro com facilidade impressionante.

Os outros personagens regulares são praticamente ignorados neste episódio, que se manifesta como mais um segmento para Kirk. William Shatner mais uma vez não decepciona com o papel duplo, embora aqui ele seja menos exigido do que em "The Enemy Within".

A enfermeira Chapel, apesar de todo o destaque dado a ela neste episódio, permanece tão profunda quanto uma folha de papel. A personagem acabou não sendo tão beneficiada quanto poderia, embora tenha ao menos ganho algo em termos de background de vida.

Os efeitos visuais deste episódio são impressionantes. A cena em que os dois Kirks dialogam é tão perfeita que é impossível verificar que trata-se de uma montagem. Fica apenas um ponto negativo para o cenário da câmara de criação de andróides, que mereceria uma atenção maior do que a que foi dada pela produção.

Korby - "Do you think I could love a machine?"
("Você acha que eu poderia amar uma máquina?")
Chapel - "Did you?"
("Amou?")

Kirk Andróide - "Androids don't eat, ms. Chapel."
("Andróides não comem, srta. Chapel.")