La Academia Privada Seikyou, construida sobre la intriga de los mitos ocultos tradicionales, tiene un oscuro pasado: durante 60 años, ha sido perseguida por un fantasma conocido como Yuuko, una joven que murió misteriosamente en el sótano del viejo edificio de la escuela. Sin recuerdos de su vida ni de su muerte, Yuuko encuentra discretamente y dirige el Club de Investigaciones Paranormales en busca de respuestas.
Un encuentro casual hace que Yuuko se aferre al diligente estudiante de primer año Teiichi Niiya, que puede ver al extravagante fantasma, rápidamente se hacen amigos y él decide ayudarla. Junto con Kirie Kanoe, pariente de Yuuko, y la inconsciente Momoe Okonogi, de segundo año, se adentran en los infames Siete Misterios de la histórica escuela.
Tasogare Otome x Amnesia cuenta una historia única de estudiantes que trabajan juntos para arrojar luz sobre los sucesos paranormales de su escuela, mientras se acercan a la verdad detrás de la muerte de Yuuko.
