„Nazo no Kanojo X” to historia pełna romantyzmu i tajemniczości skupiająca się na relacji pomiędzy Akirą Tsubaki, młodzieńcem, który nie wie prawie nic na temat dziewczyn, i tajemniczą nową uczennicą, Mikoto Urabe. Po serii dziwacznych zdarzeń, Tsubaki nagle zakochuje się w Urabe, a ich relacja zaczyna nabierać niezwykłego, unikalnego charakteru. Razem tworzą niezwykle ciekawy związek, w którym Urabe wydaje się wyrażać swoje emocje w dość niecodzienny sposób.