Кён — обычный японский школьник, который давно перестал верить в чудеса и фантастику. Однако его мир переворачивается с ног на голову, когда он знакомится с Судзумией Харухи, одноклассницей с невероятной энергией и идеями. Харухи, недовольная отсутствием интересных клубов в школе, решает создать свой собственный — Бригаду SOS, целью которой станет исследование паранормальных явлений. Кён, изначально настроенный скептически, вскоре понимает, что мир вокруг него гораздо сложнее и загадочнее, чем он представлял.

Первым членом нового клуба, помимо самой Харухи, становится Кён, который надеется, что это поможет ему избежать постоянных проказ Харухи. Они находят убежище в комнате литературного кружка, где уже обитает Юки Нагато — тихая и загадочная девушка, которая на самом деле является инопланетянкой. Для полноты команды им нужен ещё один человек, и они находят его в лице Микуру Асахины, милой второклассницы, которая оказывается путешественницей во времени. Теперь у Бригады SOS есть все необходимые компоненты для начала своей миссии.

Однако, чтобы сделать команду полной, им не хватает ещё одного члена. И вот, в школу переводится Ицки Коидзуми, таинственный и харизматичный юноша, который на самом деле является экстрасенсом. Теперь, когда все в сборе, Бригада SOS готова бросить вызов неведомым силам и раскрыть тайны, скрывающиеся за обыденностью школьной жизни. Кён, изначально желавший лишь спокойствия, теперь оказывается в центре удивительных событий, которые навсегда изменят его представление о реальности.