Câu chuyện xoay quanh Nyaruko, một quái vật Cthulhu có thể sử dụng hình dáng một cô gái tóc bạc có vẻ ngoài bình thường. Mahiro Yasaka là một học sinh trung học bình thường bị quái vật ngoài hành tinh truy đuổi, cho đến một ngày Nyaruko cứu cậu ta.
Từ xa xưa, vùng đất này là nơi sinh sống của những con thú có kích thước bằng ngọn núi giờ đã hóa đá. Mana tràn ra từ phần còn lại của họ, thu hút những người tìm kiếm sức mạnh của nó và các nền văn minh mọc lên. Mọi người đến để tôn kính những sinh vật sản xuất mana này, mà họ đặt tên là Những con thú nguyên thủy
Năm 2312 A.D. Bốn năm kể từ cuộc chiến cuối cùng của Celestial Being và Quân đội UN. Sau khi thiết lập một Tổ chức Liên Minh Toàn Cầu, một đội quân mang tên Arrows đã xuất hiện và hoạt động độc lập với Liên Minh Toàn Cầu, nhằm thúc đẩy việc hợp nhất nhân loại. Nhưng sự thật đằng sau việc hợp nhất ấy là sự đàn áp dã man những người chống đối chính phủ, các học thuyết gia và lý luận gia. Setsuna F. Seiei, sau khi thoát chết trong trận chiến bốn năm về trước, đã quay lại và tiếp tục chiến đấu cùng
Senagaki Isaku sẽ là một học sinh trung học năm nhất bắt đầu từ mùa xuân này. Ông của cô là bang chủ đệ Tam của băng nhóm Senagaki, một tổ chức yakuza, vì vậy cô rất sợ những người xung quanh.
Một ngày nọ, Yamano Mitsuha rơi xuống vách đá và bị dịch chuyển đến một thế giới khác với trình độ văn minh ngang tầm của châu âu thời trung cổ. Tuy nhiên, Mitsuha biết rằng mình có thể du hành giữa hai thế giới thông qua trận chiến chết người với bầy sói và cô quyết định sống bằng cách đó