以一个有着人类、兽人、魔女、天空人等各式各样人种存在，并各自组成六个国家势力的幻想世界「雷尔姆」(Realm/レルム)作为舞台，在这个世界里，凡是伴随着绝望而死的灵魂，最后都会转生成为被称为「螺旋」(Spiral/スバイラル)的魔物，并对其他生命造成巨大的威胁;而玩家们在游戏中，将扮演一名拥有净化之....
作品以日本著名推理小说家江户川乱步的诸多名作为原案，将乱步的幻想世界观与现代的舞台相结合。动画讲述在某所中学发生了教师被杀事件。就读于这所学校的少年小林，与前来搜查事件的天才侦探明智相遇。对于只搜查异常犯罪的明智感兴趣的小林，不顾朋友羽柴的反对，自愿成为其“助手”。在接连发生的奇怪事件当中，小林很快和明智展开了调查。
遥远的未来，人类散布到宇宙各处，建立了繁荣的文明，名为「EDEN」。但是在600年前突然发生的不明灾害时空震毁掉了这一切，失去了超光速航行、超光速通信等高科技的宇宙进入了人类文明的「黑暗时代」。 而后到了400年前，「白月」出现在行星「特兰斯巴尔」上空，住在白之月的「月之圣母」将 「遗失文明」中对人类有益的技术称为「天惠」教导给人们，也因此建立了特兰斯巴尔皇国。特兰斯巴尔历100年左右，人类得到了制造宇宙船的能力，此后开拓宇宙的一百年间，支配了128个星系，确立了不败王朝的地位。 在某个看来很普通的边境警备舰队下，有一支直属于月之圣母的特殊部队「天使队」。这支由女性组成的特殊部队，驾驶着遗失文明的结晶「纹章机」，专门负责在银河各地搜寻远古的科技遗迹，加以回收管理。
幼时曾深陷绝望深渊的直枝理树，与4位少年少女相遇了。 在那之后数年，理树作为Little Busters的一员，喧闹地过着快乐的每一天。 这样的时间能够一直持续就好了。理树所期望的只有这样。 某日，恭介突然表示要成立一支棒球队伍， 理树则开始了寻找成员的任务。 在这样的过程中，理树邂逅了新的成员们。 和大家一起参加试胆大会，潜入女生宿舍时被换上女装，一起演人偶剧……。 经历了许多快乐的事情， 同时也在大家的帮助下解决了各自拥有的烦恼。 最后在棒球比赛中，理树确认了和最好的朋友们之间的牵绊。 ——然而，这并不是结束。 和来谷唯湖之间的故事。 理树与铃的故事。 以及，理树和铃终于知晓的“世界的秘密”。 Little Busters真正的物语，自此开始——。
