高中生村上良太，对十年前名为黑猫的女孩死去一事深感愧疚，为了赎罪，他决定替黑猫证明外星人确实存在。良太一心想成为NASA的研究人员，便独自一人参加天文社的社团活动。某一天，酷似黑猫的少女黑羽宁子转进良太班上，但她却完全不认得良太‧‧‧。

为了将转学申请书和夏令营行程表交给没来上学的宁子，良太前往拜访宁子的住处。当良太发现悄悄住在废弃村落的宁子，两人正在交谈时，却从远方传来有人求救的声音，不过宁子却表示那不是人声，并且半强迫性的要良太赶紧走，非常在意此事的良太决定偷偷跟踪宁子，想找出声音来源，结果良太看见的是‧‧‧。

宁子全身缠满绷带来上学，却坚持不肯说出理由，结果隔天宁子再度缺席，良太因为担心而拜访宁子家，却看见宁子浴血倒地的场面。良太在宁子清醒后便依她指示让宁子吃下了名为“镇死剂”的药。虽然宁子救回一命，但药仅剩十颗，也只够宁子跟佳奈两人再撑五天‧‧‧。

宁子偶尔会做出古怪行为只是因为不具备常识，并不是因为脑袋不聪明，逐渐地她融入了校园生活之中。另外为了在天文台生活不至于显得奇怪，宁子也加入了天文社。和美前来造访搬到天文台的宁子跟佳奈之际，却遇见淋雨全身湿答答的良太，打算去泡天文台附近小镇里的温泉‧‧‧。

一年级的转学生少女鹰鸟小鸟表示想加入天文社。于是良太便趁机策划了天文社所有社员强制参加的天体观测会，也顺道增进小鸟跟社员之间的感情。隔天晚上，良太发现热衷于用山上高台的望远镜观星的小鸟后颈竟出现了御魔具，同时间佳奈也看见小鸟将杀害宁子的预言！！

即将断药的小鸟失去了踪影，推测她打算独自去死的良太开始着急地寻找她的下落。虽然好不容易找到了坐在地上浑身是血的小鸟，但她却坚决不肯服药。接着小鸟道出为了替自己庆生而舍弃性命的朋友、千绘的事‧‧‧。

手边只剩一个月份镇死剂的良太，赌上一线希望拜访了身为化学家的舅舅小五郎。要复制镇死剂这种药物，通常需要花上半年到一年的时间，除非其中的有效成分是结晶性化合物，才有可能在一个月内合成出来。此外良太还一并请小五郎调查，可能是外星人受精卵容器里的内容物。花上一天分析是否为结晶性化合物后，良太等到的结果是‧‧‧。

宁子给良太的终端机里，有用德文书写的讯息、某个地方的地图，以及可以输入密码的栏位。良太跟和美以地图上的地形为线索，锁定了特定地点。接着为了安全起见，良太要宁子她们在天文台待命，自己则孤身一人前往地图上的地点，然而‧‧‧！？

为了寻找良太等人的所在地，研究所派出了新的魔女奈波。奈波使用扫描他人记忆的能力窥视了许多人的记忆，从中寻找线索。不过当奈波发现线索后，便设法逃离了与她一起行动并监视她的黑衣男，打算单独过一天自由的日子。接著奈波在公园里与良太正面对峙，结果‧‧‧！？

期末考近在眼前，但因为命不久矣，和美觉得努力用功根本没用而毫无干劲。面对想说服她们乖乖读书的良太，小鸟想出了若要让她们努力准备考试，有奖励的话应该就会有动力念书的提议。因此良太做出了只要谁成绩及格，就会带她去海边的约定‧‧‧。

S级魔女瓦尔基丽为了回收1107号而出动了。然而她却杀光了监视自己的所有魔法使，并且将听闻有人被杀而赶来的特勤队连同整座山一起轰飞，开始做出任性的行动。另一方面，得知宁子等人所在地的新魔法使初菜，好不容易来到了天文台。

九和瓦尔基丽终于出现在天文台，良太跟初菜想用奇招让瓦尔基丽中断。宁子也随同加入战局，却因为力量使用过度反而导致自己中断。在绝境之中，瓦尔基丽听从九的指示要对宁子痛下杀着，然而‧‧‧！？

灭亡地球生命的信号无限光，开始发动覆盖整个世界。在放弃战斗为了神与所有生命祈祷的魔女猎人身旁，良太等人为了拯救小鸟开始朝九的藏身之处狂奔！宁子与对她起了杀意的瓦尔基丽进行对峙，苦战的结果是‧‧‧！？