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