La serie è ambientata nello stesso universo alternativo de "La scomparsa di Haruhi Suzumiya", quarto volume delle light novel originali. In questo mondo, Haruhi Suzumiya non ha mai fondato la Brigata SOS, mentre Yuki Nagato, invece di essere un'umana artificiale, è una normale ragazza timida ed esitante, facente parte del club di letteratura del liceo Nord insieme alla sua migliore amica Ryōko Asakura e a Kyon, di cui è innamorata. La storia segue le vicende di Yuki e dei suoi compagni mentre lei rafforza sempre di più i suoi sentimenti verso Kyon, rimanendo nel frattempo coinvolta in alcuni casi misteriosi.