Oreki Houtarou adalah tipe pria yang "hemat energi", yang menghabiskan energi sesedikit mungkin untuk melakukan hanya hal-hal yang harus dilakukannya. Ketika dia mulai sekolah menengah, kakak perempuannya mengiriminya surat yang memintanya untuk bergabung dengan Klub Klasik. Klub itu sangat berarti baginya, dan jumlah anggotanya telah dikurangi menjadi nol. Houtarou dengan enggan mendaftar ke klub, hanya untuk mengetahui bahwa orang lain juga telah bergabung! Dia adalah Chitanda Eru, seorang gadis imut bermata besar dengan rasa ingin tahu yang luar biasa. Sebuah misteri muncul yang menarik minat Eru, dan juga menarik teman Houtarou, Fukube Satoshi. Mereka terus memecahkan misteri duniawi bersama, dan tak lama kemudian mereka menarik teman Satoshi dan Houtarou, Ibara Mayaka, juga. Mayaka naksir Satoshi terang-terangan sejak SMP, tapi dia selalu menangkis serangannya. Bersama-sama, mereka mencari kebenaran dalam misteri yang melibatkan sejarah Klub Klasik.
