La Academia Privada Seikyou, construida sobre la intriga de los mitos ocultistas tradicionales, tiene un pasado oscuro: durante 60 años, ha sido perseguida por un fantasma conocido como Yuuko, una joven que murió misteriosamente en el sótano del edificio de la vieja escuela. Sin recuerdos de su vida o muerte, Yuuko discretamente encuentra y dirige el Club de Investigaciones Paranormales en busca de respuestas.
Un encuentro casual lleva a Yuuko a aferrarse al diligente estudiante de primer año Teiichi Niiya, quien puede ver al fantasma peculiar, rápidamente se acercan y decide ayudarla. Junto con Kirie Kanoe, el pariente de Yuuko, y la inconsciente Momoe Okonogi de segundo año, se adentran profundamente en los infames Siete Misterios de la famosa 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 poco a poco a la verdad detrás de la muerte de Yuuko.
