Kaori Sasaki—anggota Klub Astronomi Akademi Uchihama—mengungkapkan perasaannya kepada Sou Akiyama, tetapi malam itu, ia meninggal dunia dalam kecelakaan lalu lintas yang tragis. Teman-teman dan sesama anggota klub berduka atas kematiannya di rumah sakit setempat. Namun, ia muncul di sekolah keesokan harinya, dan tidak ada yang merasa ada yang salah.
Hari itu berakhir tanpa kejadian yang tidak biasa, dan sekelompok teman tersebut merencanakan festival budaya yang akan datang. Tiba-tiba, ruangan diguncang oleh gempa bumi yang tidak wajar. Semua orang berpencar untuk menyelidiki—kecuali Nagisa Hanamiya, yang tetap tinggal. Saat semua orang pergi, Nagisa menyadari bahwa kubus aneh seperti relik yang sedang ia mainkan mulai memancarkan cahaya biru yang aneh. Sementara itu, Sou menemukan seorang gadis telanjang tak sadarkan diri terbaring di genangan air.
Ushinawareta Mirai wo Motomete mengikuti petualangan Klub Astronomi yang semakin aneh—mulai dari berurusan dengan hantu hingga meredakan kerusuhan antar klub siswa. Sementara itu, mereka mengungkap keadaan di balik kemunculan tiba-tiba seorang murid pindahan baru.
