高中三年级学生成神阳太，为了在应试学习之余获得放松，前往公园打篮球，并在那里遇见了穿着修道服的少女雏。雏对阳太高声宣言着：“我是全知之神。”并告诉阳太“30天后世界将迎来终结”。阳太虽然并不相信雏，但却接二连三亲眼目睹了雏所引发的“奇迹”。

从母亲时子那里得知，雏原来是远房亲戚的阳太，终于还是勉强接受了雏在成神家的起居。然后，雏向阳太建议：以电影拍摄为契机缩短与他单相思的青梅竹马伊座并之间的距离。

已经从空所属的影像研究部引退的前辈神宫司光，正在母亲经营的拉面店帮忙。然而，拉面店的经营每况愈下，每天都过着逃避债务追讨的生活。雏对于如此担心神宫司的空无法坐视不管，于是向阳太下达了振兴拉面店的命令。

在得知阳太是美女律师·天愿贺子的粉丝后，雏以阳太的名义参加了由天愿举办的麻将大赛“LIBERTAS”的网络预选赛，并成功获得了正赛的出场资格。因此，作为麻将初学者的阳太也不得不站上正赛的舞台。

伊座并杏子自幼便失去了母亲。每年，当母亲的忌日临近时，杏子都会邀请父亲一起去扫墓，然而却总被父亲以工作为理由拒绝。如此担心伊座并家里事情的雏，与阳太一同来到伊座并家，尝试说服杏子的父亲外出。

得知在附近的神社将要开展夏日庆典的雏，恳请阳太带她一同前往。同时，她以“在夏日庆典中可以尽情享受”为由，劝说阳太一并邀请伊座并，阿修罗等人。阳太虽然没有太大兴趣，但最终还是拿起了电话。

总算完成了电影剧本的空，向阳太请求召集拍摄工作人员。阳太找到了伊座并、阿修罗、神宫司和天愿来参加。经一番斟酌后小空决定，由雏和阳太饰演男女主角。

电影的拍摄进展十分顺利，暑假的时光也所剩无多。随着雏所提到的“世界的终结”逐渐接近，阳太开始担心雏会不会忽然从成神家消失。下定决心后，阳太决定向父母询问关于雏的事情……

追查着兴梠博士目的的央人，并没有能查到其研究结果。而平凡的高中生阳太，不仅重整了拉面店还在麻将大赛中获得了优胜，不断反复的不自然行为令央人感到了违和，开始怀疑这与雏有所关联，并最终追寻到了“某个秘密”。

雏被带走后，虽然阳太他们拼命去寻找她的踪迹，却没能找到任何线索，第2学期就这么开始了。正当阳太被虚无感所折磨的时候，央人出现在了他的面前。央人与阳太的关系渐渐变得友好，并开始与阿修罗和伊座并他们共同度过一段时光……

下定决心要把雏带回去的阳太，在央人的协助下潜入了雏所在的疗养设施。虽然终于再次见到了雏，雏却已经完全封闭了内心。但即便如此，阳太依然坚信着“一起度过了那个夏天的雏”还留存在雏的心中，故拼尽全力地去面对。

潜入被发现，阳太不得不离开设施。从司波那里听说雏将被转移去国外的设施的阳太，再三请求总算获得了能够与雏共同度过的最后一段时间。诉说着“一起度过的那个夏天”的回忆，阳太向雏问道“想要我一起生活吗？”。