Issei Hyoudou é um rapaz normal que frequenta uma academia que, até ao ano anterior, era um colégio particular para raparigas. Certo dia, Issei conhece uma rapariga que lhe pede para terem um encontro e ele aceita. Os dois começam a namorar e, certo dia, a rapariga revela ser um anjo caído e tenta matar Issei. No entanto, o jovem é salvo a tempo por Rias Gremory, presidente do Clube de Investigação do Oculto da sua escola, que na verdade é um demónio. Assim, Issei renasce para servir a rapariga que o salvou.

Oreki Houtarou é um estudante minimalista. Um dia, ele entra para o Clube de Literatura Clássica a pedido da sua irmã mais velha. Lá, conhece Chitanda Eru, uma rapariga bonita e calma, mas que se transforma na personificação da curiosidade quando diz: “Estou curiosa! (Watashi, kininarimasu!)”. Fukube Satoshi é o melhor amigo de Houtarou e um rapaz alegre com uma memória fantástica, apelidando-se de base de dados. Ibara Mayaka é uma rapariga pequena e rigorosa com os outros e consigo mesma. Os quatro começam a investigar um caso que ocorreu há 33 anos, onde as pistas do mistério se encontram enterradas numa colecção antiga de trabalhos dos antigos membros do Clube de Literatura Clássica. Essa colecção chama-se “Hyouka”.