Lain vient d'entrer au lycée, mais elle a du mal à se faire accepter par les élèves de sa classe. Elle est très solitaire et, à part Alice, personne ne lui parle. Chisa Yomoda, une de ses camarades de classe, s'est suicidée mais personne ne connaît les raisons de son acte. C'est une semaine après que Lain et d'autres filles de sa classe reçoivent d'étranges mails de Chisa.

Sous la demande d'Alice, les filles les plus populaires de la classe invitent Lain à sortir dans un bar branché appelé le Cyberia. Lain, d'abord réticente, finit par accepter l'invitation. Au cours de la soirée, un jeune homme sort une arme et menace les clients du club, semant la panique dans toute la salle. Seule Lain garde son sang-froid, immobile face à lui... Elle semble même l'effrayer.

Lain est au commissariat pour être questionnée sur les événements de la nuit. Un officier cherche à contacter ses parents, mais ils restent injoignables. Raccompagnée dans la maison vide, Lain s'endort devant son ordinateur. Le lendemain matin, la famille est réunie et tout semble normal. Cependant il se passe de nombreuses choses inhabituelles...

Les suicides se multiplient dans la ville. Tous les disparus semblent avoir participé à un mystérieux jeu en réseau appelé Phantomas. Quel est l'impact de ce jeu sur le réel ? Lain cherche des informations et, pour se faire, se rend régulièrement au Cyberia.

La notion de Dieu commence à apparaître. La frontière entre réalité et fiction devient de plus en plus floue. Dans sa chambre, Lain se surprend à écouter un masque africain lui annoncer des « prophéties ». Puis sa mère apparaît et lui explique que le Monde n'est qu'un simple hologramme du Wired...

Sur le chemin de l'école, Lain voit un enfant les mains tendues vers le ciel. Elle regarde dans la même direction mais ne voit rien d'anormal. Un peu plus tard dans l'après-midi, elle rencontre à nouveau deux enfants levant les mains au ciel. Elle lève les yeux au ciel une nouvelle fois... et soudain, les nuages s'écartent : Lain se retrouve à observer sa propre image dans le ciel. Intriguée par ce phénomène, elle poursuit sa quête d'informations.

Dans les rue de la ville, on rencontre un homme plutôt étrange qui se balade avec un ordinateur dans le dos et sur les yeux. Il cherche à tout prix à contacter les Knights, pour les rejoindre. Il prétend pouvoir effacer la barrière entre le réel et le Wired. De son côté, Lain passe de plus en plus de temps dans le Wired... ce qui inquiète Alice.

Lain est en classe mais elle discute avec des personne du Wired grâce à son ordinateur. Les rumeurs qui circulent sur le réseau sont de plus en plus nombreuses. Elle entend subitement une voix qui lui dit qu'elle est omniprésente dans le Wired.

On découvre des informations sur un homme décédé qui, avant de mourir, a introduit dans le Wired des données, des informations sur ses émotions, sa mémoire, etc, ce qui lui permet d'exister dans le Wired et d'y être omniprésent, même après sa mort « physique ».

Après une brève apparition de « Dieu » dans sa chambre, Lain échange quelques souvenirs avec Chisa. Elle parle également au garçon qui s'était suicidé en plein milieu du Cyberia. Celui-ci tente de persuader Lain de le rejoindre dans le Wired et lui met un revolver dans la main. Mais Lain n'a pas la force d'appuyer sur la gâchette. Elle apprend des choses sur sa famille. De son côté, Alice essaie de mettre fin aux rumeurs selon lesquelles elle aurait une liaison avec un professeur.

Alice se rend à la maison de Lain qu'elle découvre complètement saccagée. Terrifiée, elle décide néanmoins d'y entrer. Elle y trouve Lain enfouie sous une tonne de câbles reliés à son corps. Celle-ci a un comportement bizarre et parle de choses qu'Alice ne comprend pas. Soudain, Lain se met à parler à Dieu.

Existe-t-il un vrai « moi »? Qui suis-je? Où suis-je? Lain est perdue... Si personne ne s'en souvient, cela veut dire que ça n'est jamais arrivé.