„Tasogare Otome x Amnesia” to niezwykła opowieść o tajemniczej Yuuko, młodej duchu, który od 60 lat nawiedza prywatną Akademię Seikyou, budynkiem obfitującym w okultystyczne mity. Nie pamiętając niczego o swoim życiu ani śmierci, Yuuko dyskretnie prowadzi Klub Badania Zjawisk Paranormalnych, poszukując odpowiedzi na swoje pytania. Los sprawia, że zaczyna się przywiązywać do pilnego pierwszoroczniaka Teiichi Niiyi, który potrafi widzieć ducha. Wraz z Kirie Kanoe, krewną Yuuko i nieświadomą drugoroczniaczką Momoe Okonogi, zagłębiają się w siedem najsłynniejszych misteriów ich szkoły, dążąc do odkrycia prawdy o śmierci Yuuko.