Un ragazzo, Kaneda, è affetto da un'amnesia dovuta ad un evento traumatico: il giovane ha infatti ritrovato il cadavere della sua amica e compagna di classe, Hiwako Shima. Dopo essere stato dimesso dall'ospedale grazie a un misterioso benefattore, Kaneda riprende la scuola, cercando allo stesso tempo di recuperare i ricordi dell'incidente in cui la ragazza ha perso la vita. Come per confondere le cose, i ricordi soppressi si manifestano a lui sotto forma di un essere surreale dalla testa a forma di mezzaluna. Insieme, il ragazzo e la creatura cercano di risolvere i misteri che circondano l'omicidio di Hiwako.