Una serie de asesinatos misteriosos están ocurriendo en la ciudad de Inaba. Yuu Narukami se acaba de mudarse a Inaba. En su llegada, escucha rumoressobre un misterioso canal de televisión llamado Midnight Channel o canal de media noche y decide intentarlo. Esto lleva a que él y sus amigos se transporten hacia otro mundo dentro de la televisión. Guiados por la creencia de que estos eventos de asesinatos están conectados con este misterioso canal, Yuu decide investigar más este misterioso mundo dentro de la televisión, el cual está infestado con seres llamados Shadows. Ellos son aterrorizados por los seres Shadow hasta que descubren un poder llamado Persona, el cual los permite derrotar a estos monstruos. El Midnight Channel les avisa quienes seran las proximas victimas así que Yuu y sus amigos tratan de salvar a los que entran en el mundo de la televisión antes de ser asesinados. Similar al papel que juega Otonashi en Angel Beats!, Yuu se encuentra con la responsabilidad de salvar a los demás de los eventos sobrenaturales mientras va haciendo amigos en el camino.

Kyon es otro estudiante normal de preparatoria quien es reclutado por una chica excéntrica llamada Haruhi Haruhi para formar un club llamado SOS Brigade. A diferencia de la SSS de Angel Beats!, el objetivo de SOS Brigade es investigar sucesos paranormales y buscar viajeros del tiempo, extraterrestres y gente con poderes sobrenaturales. A ellos se suman dos chicas llamadas Yuki y Mikurumas un chico llamado Itsuki. Haruhi lleva a sus seguidores por aventuras locas para agregar un poco de emoción a su vida. Sin embargo, Kyon aprende que los miembros del SOS Brigade no son tan normales como parecen y que Haruhi, sin saberlo tiene el poder de manipular la realidad. Los cuatro trabajan juntos para entretener a Haruhi y prevenirla de que accidentalmente destruya al mundo con sus poderes desconocidos.

Anohana comparte uno de los temas más potentes de Angel Beats!: la capacidad de aceptar una tragedia. En Anohana, un grupo de cinco niños está destrozado después de la muerte de una de sus amigas de la infancia, Meiko "Menma" Honma. Un día se le aparece el fantasma de Meiko a Jinta, uno de los chicos, y le pregunta si la puede ayudar a pasar al más allá. Jinta reúne al resto de sus amigos, llamados Super Peace Busters, para ayudar a conceder su deseo. El único problema es que Jinta es el único que puede verla. Si Jinta logra convencer a los demás y a sí mismo de ayudarla, ella podrá descansar en paz y el sentimiento de luto que guardan los demás miembros del Super Peace Busters se mejorará.