故事以游戏为基础，是前作D.C.53年之后的故事。故事中两位女主角朝仓音姬和朝仓由梦是前作主角的孙女，但动画以女主角之一的月岛小恋与主角交往为开头，以游戏剧情的天枷美夏路线为结尾。

故事背景设定为20世纪90年代的半架空世界，国际佣兵化军事组织“秘银”与国际恐怖组织展开着战斗，而在这过程中身为秘银特工的少年相良宗介，与他任务中的保护对象——高中生少女千鸟要相遇并展开了一段冒险之旅。

这个世界上存在着异形之物，其姿态千变万化，即为“妖梦”，以除去妖梦为业的，即为异界士。本作主人公神原秋人（KENN 配音），看起来是个普通的高二男生，实际上是由人类和妖梦结合而诞生的“半妖”。拥有不死之身的他，于某个黄昏，在校园天台遇见一名想要跳楼的少女栗山未来（种田梨纱 配音），出乎意料的是，少女居然对他发起了攻击。原来，…

本作的舞台为一个名为“超自然设计师学院”的学园都市，讲述在这个学院里就读的学生们引起的各起超自然事件。当然，就如其它日式学园剧那样，喜剧要素自然不能少。而在动画公布之初，关系者之一的北久保先生就透露本作的女角为一名“超S女”，看来在UFO或者丧尸之外，本作还有其他值得玩味之处。

在平行世界的日本，铁道国有化根深蒂固。就读于桐生铁道高中的高山直人（福山润配音）梦想进入国铁担任火车司机，从此过上安安稳稳的生活。为此他进入学生铁道OJT参加培训，并在此结识了性格过激的暴力女樱井葵（沼仓爱美配音）和头脑简单四肢发达的岩泉翔（日野聪配音）等人。好不容易通过了OJT的测试，结果直人他们却被分配到了东京中央铁路公…

内详

转眼间经已12月18日，凉宫春日期待已久的圣诞节即将来临SOS团火锅派对的活动拍板以后，阿虚就带着烦恼回家第二天，阿虚如常上学，但他很快注意到，学校发生了与平日完全不同的事应该在后面的座位的凉宫春日不在，却换上了理应让长门有希消灭了的朝仓凉子……

南春香（佐藤利奈配音）是一个外表出色个性优秀的完美学生。在学校里，性格开朗温和的她是许多人爱慕的对象，饱坂（小野大辅配音）就是其中的一员。学校里流传着许多和春香有关的传说，她更是以“第一代首领”的名号著称。在妹妹南夏奈（井上麻里奈配音）和南千秋（茅原实里配音）的眼中，春香是一个母亲般的存在。夏奈是个四肢发达的运动型少女…

被各国分割统治的中世纪的神州·日本。在那上空中由八艘船组成的都市舰“武藏”航行着……在遥远的未来。经过了“重奏统合争乱”，并把联繫着人类的命运的“圣谱”作为原本历史的再现而执行的各国。然后，是各式各样把迷惑与决意藏于胸口，前进开拓着未来的人们。把互相重合的中世纪世界作为舞台，学生们在学园国家间的抗争正式上演了！

“我对普通的人类没有兴趣。你们之中要是有外星人、未来人、异世界来的人、超能力者，就尽管来找我吧！以上。”这位就是在开学的自我介绍中，发言惊爆的凉宫春日。对于平淡无聊的日常生活无法忍受的她，创立了一个不可思议的社团——让世界变得更热闹的凉宫春日的团，通称SOS团。虽然同班同学阿虚、寡言读书少女长门有希、萌萌学姐朝比奈实玖瑠…