八坂一（三瓶由布子 配音）是一位热爱科学的平凡少年，他坚信世界上的一切都可以用科学解释。然而，某一日，八坂一邂逅了名为岚山小夜子（白石凉子 配音）的神秘少女，她的出现以及随后而来的不思议事件颠覆了八坂一的全部世界观。 　　两人的相遇令他们获得了穿越回过去的特殊能力，与此同时，女扮男装的上贺茂润（小见川千明 配音）、同样拥有穿越时空的能力的德国少女可雅（名冢佳织 配音）、一直追随着小夜子的墨镜男村田英雄（安元洋贵 配音）、痴情而又倔强的山崎加奈子（堀江由衣 配音）以及身世神秘的少女伏见弥生（野中蓝 配音），这些角色接二连三的出现在八坂一的身边。

所谓的“虫”，是一种超越了科学解释范畴而存在的邪恶生物。它们专门附身在心怀梦想的少男少女身上，令他们拥有能够使用超能力的特异功能，政府称他们为“附虫者”。当附虫者们为了完成自己的梦想而使用超能力时，便会在社会中制造出许多怪异的景象，引起市民的恐慌。 　　为了应对附虫者的存在，政府设立了名为“特别保护环境事务局”的机构，该机构负责监视附虫者，以及消灭虫，而身上的虫被消灭后，附虫者则会变为“缺陷者”。讽刺的是，在机构中供职的人们，他们本身亦是附虫者。在不断地和虫战斗的过程中，他们也在一步一步地接近他们的梦想。

町子凉（佐藤利奈 配音）的父母都在海外工作，相依为命的奶奶又不幸去世，小小年纪的凉不得不开始了独自一人的生活。没过多久，凉就发现，自己做饭的手艺竟然大不如从前，这让向奶奶保证勤练厨艺的她感到十分内疚。 　　一次偶然中，凉结识了名叫森野麒麟（大龟明日香 配音）的少女，麒麟热爱画画，能够进入东京的美术学校就读是她最大的梦想。受一直以来都十分照顾自己的阿姨所托，每个礼拜六，麒麟都会来到凉家暂住，家里多了一个人，连饭都变得好吃起来，凉这才发现，原来自己的手艺并没有退步。之后，凉又结识了千金大小姐椎名（小松未可子 配音），家中的餐桌上又多了一员大将！

小维（广桥凉 配音）是一名标准的“电波少女”，表面上，她常常面无表情、一动不动，似乎无论这个世界发生了什么都跟她没有任何关系，但在内心里，有些孤独的小维还是希望能够得到他人的关心和友谊。 　　一次偶然中，一位名叫银仙（小野大辅 配音）的狐仙来到了小维的身边，由于担心小维的生活和健康状态，善良的银仙主动留在了小维身边，陪伴并照顾着她。之后，表面腹黑内心忠诚的狗神（樱井孝宏 配音）、放荡不羁的信乐（中田让治 配音）、傲娇的小玉（野上尤加奈 配音）接二连三的出现在了小维的面前，有了这些古怪但善良的朋友们陪伴，小维的生活中会发生怎样有趣的故事呢？

宁静祥和的见泷原市，全靠魔法少女鹿目圆（悠木碧 配音）、美树沙耶香（喜多村英梨 配音）、巴麻美（水桥香织 配音）以及佐仓杏子（野中蓝 配音）守护，一次次击败了人类灵魂深处产生的“梦魇”，全力包围着她们最为珍惜的城市、家人和朋友。这一天，美丽女孩晓美焰（斋藤千和 配音）作为转校生来到小圆的班级，小圆她们意外发现，晓美竟然也是魔法少女中的一员。在此之后，五位魔法少女同心携手，解决了梦魇接二连三带来的危机。她们的友情笃深，相处分外融洽，但是晓美却对周遭无时不在的违和感隐隐感到不安。某天，她要求杏子和她去风见野一探究竟，然而两人大费周章，竟然怎么也无法走出见泷原。 　　晓美终于意识到，她和朋友们似乎被某人封在了魔女的结界中。无休止的轮回以及爱欲滋生的幻象，让少女们陷入无休止的混乱深渊……

无论什么方面都很普通的少女日塔奈美假扮成不上学少女来到学校，却发现学校满是怪人。超乐观少女风浦可符香无论看什么都乐观积极；一板一眼死硬派少女木津千里在“不上学少女为何来学校”这一点与奈美纠缠不清；连班主任糸色望都不上课，忙着自杀。一直认为“普通这个词肯定不是好话”的普通少女奈美，在教室中反倒成了另类。 　　的确，在被称为“绝望先生”的超消极老师糸色望的带领下，2年へ班全体32人都是有一点儿不正常的人。口头禅是“绝望了！对xx的世界觉悟了”的望，与学生们一起生活的爆笑校园喜剧就这样再次开始了。

樱花飞舞的春天，前往学校途中的少女风浦可符香，发现在樱花树上吊的男子。匆忙之下将男子救下的她，却得到了“真死了怎么办？！”的奇怪质问。面对这名超消极男子，乐观的可符香提出了“上吊的人只是想增高”的无厘头解释，并以“桃色部长”的花名称呼这名男子。 　　离开男子的风浦可符香来到教室，却发现刚刚见面的男子，正是学校来的新教师——糸色望。因汉字合起来是“绝望”而被学生称为“绝望老师”的望、口头禅是“绝望了！对xx的世界绝望了”。他与2年へ班32名学生的爆笑校园生活就此开始。

新的学期开始了，外表凶狠但内心纯良的少年高须龙儿（间岛淳司 配音）决心利用重新分班的机会一扫往日同学对他的误解。更让他高兴的是，自己即将和暗恋了一年有余的栉枝实乃梨（堀江由衣 配音）成为同班同学。除此之外，还有多年的死党北村祐作（野岛裕史 配音）陪伴，一段崭新的高中生活展现在了龙儿的眼前。少女逢坂大河（钉宫理惠 配音）的出现吸引了龙儿的目光，并不是因为此人傲娇腹黑的别扭个性，而是因为在偶然中，龙儿发现，大河居然暗恋着自己的好友祐作。 　　在相互坦白了暗恋对象后，龙儿和大河决定结成统一的恋爱战线，利用相互的帮助来完成各自的恋爱蓝图。但现实并没有想象的那么简单，在重重的误会和波折之中，两人似乎对对方都产生了超越友谊的情感。

若竹玛丽离开祖母，进入了海边的全寄宿制名门女校就读，在去学校的途中，她看到了一位伫立在鸽群中的少女。原来那位少女是入侵地球的舰队舰长——萩乃。而此时的萩乃已经是学校里人人憧憬的学校干部。 　　这两人的相遇是偶然还是必然？互相对抗却又互相吸引的两个人，他们的心渐渐重叠在一起……

初中生小野泽未来（花村怜美 配音）是一个叛逆的少女，虽然有着幸福的家庭和可爱的弟弟小野泽悠贵（小林由美子 配音），但日复一日的平静生活让未来觉得十分厌倦。这一天，一切都改变了，东京发生了震度为8.0级的超级大地震，未来所熟悉的街道和设施在煞那间全部崩坏了，周围充斥着哭喊和哀嚎的人们。为了和失散的父母团聚，未来和悠贵决定朝着家的方向前进。 　　在路上，姐弟两遇见了成熟稳重的摩托车骑手日下部真理（泷川雅美 配音），三人决定一同行动。在经历了火灾、余震、疾病等危机的同时，未来逐渐明白了家人和爱的意义。家就在前方，未来和悠贵，他们能够顺利完成这段危险的路程吗？