结月（钉宫理惠 配音）是一个平凡的女子高中生，一天，在机缘巧合之下，她被手机传送到了一个名为“神牙”的世界之中。在那里，狼人和吸血鬼们同人类生活在一起，拥有着特殊血脉的姬神子维持着这个世界里的和平与平衡，但是有一天，姬神子莫名其妙的失踪了，天平开始倾斜，与此同时，名为厄魔的魔物接二连三的出现，整个世界处于崩塌的边缘。
　　在这里，结月遇见了名为丰臣秀吉（花江夏树 配音）的武将，被其所救，很快，丰臣秀吉就发现，在结月的血中，存在着能使月牙族觉醒的神秘力量，之后，武田军、上杉军、真田君等各派人马都知道了结月的秘密，结月成为了他们争夺的对象。

　　纱名（大和田仁美 配音）自幼生活在“研究所”中，从未涉足过外面的世界。她拥有能够任意改变周遭物体的超级能力，因此被当做“危险品”一般受到重重监护。某日，再也忍无可忍的纱名逃出了研究所，随即遭到了组织的追捕。无处可去的纱名在走投无路的境遇下遇见了名为㭴村藏六（大冢明夫 配音）的老者，善良的老人收留了纱名。
　　藏六和孙女早苗（丰崎爱生 配音）过着相依为命的生活，如今家中多了一个女孩，生活倏地热闹起来。和纱名一起逃出来的，还有个性大大咧咧自由奔放的雏雾朝日（藤原夏海 配音）和她的双胞胎妹妹雏雾夜长（鬼头明里 配音），女孩们所要面对的，是步步紧逼的研究员以及她们扑朔迷离的身世。

　　故事发生在立咲钟湖学园高中部内，阿佐谷未乃爱（本渡枫 配音）是刚刚来到此处进修的高中生，个性有些懵懵懂懂冒冒失失的她有着容易被卷入麻烦之中的体质，在这种体质的作祟之下，她遇见了上井草有栖（千本木彩花 配音）。上井是含着金汤匙出生的千金大小姐，却意外的对动画深深的着迷，上井拉着对动画并不是十分了解的阿佐谷成立了动画研究社。
　　个性非常安静沉稳的高圆寺美子（东城日沙子 配音）、表面看来是帅哥但实际上是重度OTAKU的中野光辉（寺岛悙太 配音）、个性异常中二因此被同学们孤立的武藏境快（伊藤节生 配音），动画研究社迎来的，是一张张崭新的面孔。

　　距今超过六千年的远古世界，天地割裂的凄惨战争持续不断，毫无还手之力的人类被拥有强大力量的各个种族逼入绝境，濒临灭亡。此时率领人类的年轻领袖里克，与机凯种少女休比偶然相遇。被同伴抛弃的休比，为了修复故障，拜托里克把“人类的心”告诉自己。机凯种少女的单纯与真诚，使得里克对休比逐渐放下戒备、敞开心扉，二人感情亦日渐升温。最终二人带领人类共同面对终极一战，少女休比也将面临恋人与生命的残酷抉择。末日来临，在251秒的时间里，赌上一场深情告白。

　　半数居民都拥有特殊能力的街道，咲良田。在负责监视能力者的“管理局”管理下，居民过着和平的生活。“想要消去眼前之人的泪水”、“想要将声音传达给某人”。伴随着这种温柔而又细微的“愿望”，这条街道的能力诞生了。
　　拥有能够回想起过去体验过的全部记忆的“记忆保持”能力的浅井惠，以及拥有“最大能够将世界倒带3天”的“重启”能力的春埼美空。她自身也受到“重启”的影响而失去了记忆，但通过与决不会忘记任何事情的惠齐心协力，两人得以将过去重来，并改变现在—。
　　但，也存在着即使是这样的两人也无法重来的“过去”。那是，两年前同级生相麻堇受到“重启”的影响而消失的事情。
　　两人从属于名为“服务社团”的社团活动，一边过着完成学生们各种各样委托的每一天，一边寻找着能够让相麻堇复活的方法。这样的他们收到了一件委托——“希望让死去的猫复活”。
　　为了消除在过去发生的“悲哀”，少年与少女穿越时间，前去改变世界—

　　夏日的一天，红发女孩玛丽（杉咲花 配音）被送到阿姨夏洛特所在的乡间小屋度假。初来乍到，玛丽对周遭的一切还不那么适应，特别是调皮男孩彼得（神木隆之介 配音）有意和她对着干，令玛丽实在高兴不起来。偶然一次的林间探险，玛丽见到了传说中的魔法之花“夜间飞行”，还找到了一柄破扫帚。偏偏这把魔法扫帚载着玛丽飞上天空，来到了专门培养魔法师的恩德学园。在这个神奇的所在，玛丽受到曼布勒切克女士（天海佑希 配音）的殷勤接待，还邂逅了怪模怪样的D博士（小日向文世 配音）。虽然女孩懵懵懂懂成为了魔法学员，可是他很快发现了这里所隐藏的秘密……
　　本片根据改编自玛丽·斯图尔特的英国儿童文学小说改编，是米林宏昌离开吉卜力工作室后制作拍摄的第一部动画长片。