Assassinatos em série têm assolado recentemente Inaba, com a polícia lutando para encontrar qualquer pista. Apesar disso, devido aos seus pais terem ido para o exterior trabalhar, Yuu Narukami se muda para a pequena cidade para morar com seu tio por um ano. Ele se inscreve na Escola Secundária Yasogami, onde conhece e fica amigo de Yousuke Hanamura, Chie Satonaka e Yukiko Amagi.

Enquanto passam o tempo juntos após a escola, o grupo conta a Yuu a lenda urbana conhecida como o ""Canal da Meia-Noite"" - um misterioso canal de TV que aparece apenas à meia-noite em dias chuvosos enquanto o espectador está sozinho. Curioso sobre a reivindicação, Yuu decide sintonizar naquela noite, apenas para ver a próxima vítima do serial killer aparecer na tela. Ele também se encontra sendo atraído para dentro da TV, o que intriga seus novos amigos o suficiente para querer investigar.

Yuu acaba caindo no mundo dentro da TV, que é coberto por uma espessa névoa e invadido por criaturas hostis conhecidas como ""Sombras"". Percebendo que este mundo está de alguma forma conectado aos assassinatos, a Equipe de Investigação se forma com o objetivo de descobrir o mistério por trás dos incidentes.