푸른 녹지와 풍부한 일본 문화를 자랑하는 현대적이고 잘 발달된 도시 카자마츠리. 이곳에 사는 고등학생 테노우지 코타로는 도시의 공유된 가치와는 거리가 멀다. 소소한 즐거움으로 주머니를 채우는 데 만족하는 오지랖 넓고 자랑스러운 소년은 스스로 불량배라 칭하는 하루히코를 귀찮게 하고, 괴짜 같은 코토리에게 연정을 품으며 시간을 보낸다. 자신의 신체 일부를 영구적으로 재구성하여 힘이나 속도를 배가시키는 초인적인 능력을 가진 코타로는 자연스럽게 초자연적인 것에 이끌린다. 오컬트 연구부의 유일한 부원이자 부장인 '마녀' 센리 아카네와의 특별한 만남을 계기로, 코타로는 코토리와 함께 어설픈 전학생 치하야, 엄격한 반장 루시아, 그리고 수수한 시즈루라는 세 명의 다른 멤버를 영입하여 오컬트 연구부를 부활시킨다. 코타로는 오컬트 연구부 각 멤버들의 숨겨진 비밀을 함께하는 모험을 통해 밝혀내면서, 오직 그만이 다시 쓸 수 있을지도 모르는 운명과 마주하게 된다.