文化祭が近づく内浜学園。2年生の秋山奏と幼なじみの同居人・佐々木佳織が所属する天文学会は、文化祭にはプラネタリウムを作ろうと盛り上がり、一方で学生会からは各学会で起こるトラブルを解決してほしいと依頼される。そんな中、奏のなにげない一言で傷ついた佳織。ギクシャクする奏と佳織だが、皆で星を見に行った先で、愛理たちのはからいもあり仲直りをするのだが…

旧校舎５階の踊り場に裸で倒れていた少女を発見する奏と佳織。なぜか奏の名を呟く少女は、古川ゆいと名乗ったものの、他のことに関しては何も思い出せないという。時を同じくして、学園では幽霊の目撃談が相次ぎ、そして町では突然眠りに落ちる症状の人が現れているという。そんな中、天文学会は学生会から各学会で起こるトラブルの解決、そして幽霊騒動について探ってほしいと依頼される。

初めて奏と会った日の夢を見て目覚める愛理。寝覚めの悪いまま学園へ向かった愛理は、佳織と仲良くなった頃のことを思い出す。一方、ゆいはどういうわけか人が変わったようにしっかりし始めた。柔道部員とのトラブルでは佳織を守るような言動を見せる。幽霊騒動の一件は思わぬ展開をむかえることになる。

映画研究会が幽霊騒動のお詫びにと差し出した古いカメラにハマってしまった奏。昼休み、「ピクニックに行こうか」とふと呟いた奏の一言で、天文学会一同は学園をこっそり抜け出した。バスに飛び乗り、行き着いた先は星ヶ丘渓谷。そこは佳織と奏にとって思い出の場所でもあった。佳織は、岩の上で転んで手首をケガしてしまう。そのことにひどくショックを受けているゆい。靴を拾うために協力する奏とゆいの姿に、佳織はなぜか胸がざわめくのを感じるのだった…

学生会が文化祭で使う予定だったPCを壊してしまった愛理。なんとか代わりを調達すべく、愛理、凪沙、ケニー、奏はPC研究会に乗り込んだ。一方、部室に二人きりとなった佳織とゆいは文化祭の衣装を作っていた。佳織は、ずっと気になっていた質問をゆいにぶつけるのだった…

一人の青年が凪沙に声をかけてくる。なんとそれは凪沙のフィアンセ・麗藤光だった。なぜか凪沙は突然奏のことを｢付き合っている人｣と言って麗藤に紹介する。強引な凪沙のもと、3人でデートをすることになる。アミューズメントセンターでゲームに興じる凪沙。この妙な状況を一見楽しんでいるようだが、ふと自分の不自由な境遇についての思いを奏に語るのだった…

ゆいが奏のことを好きなのだと思い込む佳織。一方、ゆいは佳織に「明日の放課後話があるので必ず教室で待っていてくれ」と伝える。翌日の夜、星を見に行く天文学会一同。そこで佳織は奏に想いを打ち明けた。奏からはっきり答えをもらえないまま、翌日、ゆいと顔を合わせづらい佳織は、放課後そのままゆいを待たず帰ろうとする。ゆいは佳織を追いかけるが…

未来。奏と愛理は、バス事故により意識が戻らず眠ったまま、医学ではどうすることもできない佳織のため、凪沙の設立した研究所で研究を続けてきた。奏は、ずっと部室に置かれていた謎の箱――量子チューリングマシン「AIユニット」を使ってヒューマノイドを過去に送り込み、バス事故から佳織を救うことを思いつく。

これまで何度も同じ14日間を繰り返していたゆい。因果の鎖の力は強大で、どうしても佳織を救うことができずにいた。繰り返しの回数を重ねるごとにその被害は甚大になっている。そしてまた10/1が始まる。佳織の家でお菓子作りをしている日。ゆいは、佳織に「奏のことを好きなのではないか」と尋ねられ動揺する。さらに佳織は、奏もゆいを好きだと思うと告げた。

奏と佳織が結ばれることが未来の奏の願いだと思っていたゆい、気持ちの整理がつかず学校から姿を消す。佳織を助けるとゆいの存在は消えてしまう……。葛藤の中、これまでに繰り返した14日間、そして未来の奏の言葉を思い返すゆい、あることに思い至る。二人きり並んで星を見ながら、ゆいは奏に、「明日、佳織からの告白に返事をしてほしい」と伝える。

文化祭準備にいそしむ天文学会。そこには元気な佳織の姿がある。しかし皆の記憶からゆいの存在は消えていた。奇妙な喪失感を抱える天文学会一同。一方、未来の奏は「どんな因果があっても自分はゆいを作ったのではないか」と愛理に話す。「佳織が目覚めてもまた自分はゆいを作る」と。そこへ、佳織が目覚めたと連絡が入るのだった。