峰之原高中的二年級學生梓川咲太，某一天，在圖書館裡和兔女郎相遇了。其真實身份是停止活動的國民級女演員，和咲太同所高中的三年級學生 —— 櫻島麻衣。雖然麻衣的打扮很引人注目，但卻不知為何周圍的人卻看不見她。麻衣對咲太說絕對不要和她扯上關係，然而他第二天在車站的月台上跟她打了招呼。然後咲太得知了在麻衣身上發生的不可思議的現象。

為了探蕁麻衣的思春期綜合症的原因，咲太和麻衣決定嘗試一次約會。在約定當天，正在前往藤澤站的咲太在幫助迷路的小女孩時，被一個少女誤認為是變態，而使得他遲到了許久才與麻衣見面。好不容易得到麻衣的原諒，兩人開始約會，這時麻衣卻決定改變目的地，把咲太帶到了七里濱那裡……

即使離開了藤澤來到大垣，也沒有一個人記得櫻島麻衣。回到學校的兩人從雙葉理央那裡得知，學校裡除了他已經沒有人還記得麻衣。咲太聽聞某個假設說，是某種行為引發了人們會逐漸忘記麻衣的現象，而努力嘗試保持自己對麻衣的記憶。看到那樣的咲太，麻衣也做出了某個決定……

在解決麻衣的思春期症候群後不久，咲太又遭遇到了新的不可思議的現象。某一天的日子一直在週而復始，明天無法到來。向理央商量了之後，咲太得知了某種假設說，重複著同一天的某個人物 ——「拉普拉斯的惡魔」的存在正是其中原委。

因為被誤認為正在和咲太交往，使得朋繪被朋友喜歡的對象告白的麻煩問題就此解決了。而事後朋繪也拜託咲太繼續扮演她的戀人。咲太雖然覺得對麻衣過意不去，但又無法對害怕在班上失去容身之處的朋繪置之不理，最後笑太勉為其難地答應繼續扮演朋繪的戀人一陣子……

和朋繪約定要假扮戀人的第一學期，終於迎來了最後的一天。在七里濱結束了最後的約會，以「咲太總是對麻衣唸唸不忘所以朋繪把他甩了」這一設定打算分手的兩人，本以為這下問題總算能得以解決……

漫長的六月和七月終於結束，咲太終於得以和麻衣正式交往，卻因為麻衣忙於工作而總是不能相見。在鬱悶中打著臨時工的咲太，在店裡遇見了剛結束完工作的麻衣。作為一段時間沒有陪咲太的補償，麻衣對咲太做出了某個提議，咲太開心地接受並迅速結束了工作。然而在回家的路上，兩人卻在繁華街上目睹了理央走進網吧的一幕。覺得事有蹊蹺的咲太在跟蹤了一段路後，被理央告知了某個令人震驚的事實。

理央因為有另外一個自己存在而不得已暫時寄宿在咲太家中。同時另一個理央在 SNS 上投稿了令人驚訝的自拍照。從上里沙希口中得知此事的咲太決定再次和理央談一談。為了瞭解她為何做出此舉，以及為瞭解決青春期症候群而兩邊打聽的咲太，得知了兩個理央各自的煩惱……

冒充著著名女演員櫻島麻衣的和香在拍攝PV時因為突發的不適應而讓自己的自卑感更加嚴重了。之後兩人交換身體的日常還在繼續，終於來到了麻衣頂替和香去參加偶像組合「甜蜜子彈」演唱會的日子。手上有門票的咲太和和香決定去現場看麻衣……

在解決和香的思春期症候群後，咲太以為好不容易能和麻衣開始正常戀人的生活，卻被人突然爆料麻衣有男友這件事。於是麻衣在主演電影的記者見面會上做出了充滿誠意的解釋，風波得以完美解決。此時，楓也在看著電視上的轉播，決心寫下今年的新目標，為了咲太而繼續努力。在楓的筆記裡，赫然寫有「去學校」這樣一句話……

在七里濱遇見兒時玩伴 —— 鹿野琴美的楓卻說出不認識她。以此事為契機，楓向咲太、麻衣以及和香全盤道出了自己沒有記憶，以及兩年前那個事件的過程。在遇見琴美的翌日，楓雖然還在努力練習去學校，卻突然……

在咲太從旁的協助之下，楓成功去了夜晚的學校，並充滿幹勁地表示希望下次能在白天去學校。然而隔天，「花楓」的記憶卻突然恢復，與咲太一起共度兩年時光的「楓」的記憶就此消失了。這個時候，某個人物出現在因為楓的消失而大受打擊的咲太面前。