黄昏乙女·失忆故事发生在诚教学园国中部，由于历史悠久的缘故，许多不思议事件在校园中广为流传。某日，少年新谷真一（代永翼 配音）迷失在了犹如迷宫一般的校舍之间，夕阳下，一个黑发少女的身影出现在了他的视线中。少女穿着真一没有见过的古老校服，空洞的眼神里充满了哀怨。难道，我遇见了幽灵？真一兴奋的这样想着。                                                                    　　原来，幽灵少女名叫庚夕子（原由实 配音），15岁那年不幸去世，因为失去了记忆，因此也想不起来究竟是如何死去的，为此苦恼的夕子这才每日徘徊在校园之中，成为了众多灵异事件的始作俑者。作为唯一能够看见夕子存在的人，真一成为了寻找夕子记忆的头号人选，一个名为“灵异调查部”的社团就这样成立了。