Ayumi Mamiya es una bruja maldecida a perder sus poderes, pero hay un chico, Haruo Yoshikawa, que puede romper el encanto para poder recuperar sus poderes. Haruo cree que es un chico normal, pero no sabe que sus tres hermanas son brujas y que le protegen con sus poderes. Ayumi quiere despertar los poderes que Haruo posee sin saberlo, pero sus hermanas no lo desean.

Kyon, su típico estudiante de secundaria, ha renunciado a su creencia en lo sobrenatural. Sin embargo, al conocer a Haruhi Suzumiya, rápidamente descubre que es lo sobrenatural lo que le interesa: extraterrestres, viajeros del tiempo y espers entre otras cosas. Cuando Haruhi lamenta la falta de clubes intrigantes alrededor de la escuela, Kyon inspira a Haruhi a formar su propio club. Como resultado, la Brigada SOS se forma, un club que se especializa en todo lo que es lo sobrenatural. Para su disgusto, Kyon, junto con el silencioso ratón de biblioteca, Yuki Nagato, el tímido y tímido Mikuru Asahina, y el perpetuamente sonriente Itsuki Koizumi, son reclutados como miembros. La historia sigue las locas aventuras que estos cuatro sufren bajo su líder caprichoso, Haruhi. La historia se basa en las novelas ligeras de Nagaru Tanigawa.