Oreki Hotaro est un lycéen, qui agit toujours de manière assez désinvolte et réfléchie. Un jour, il pénètre dans le "Koten Bu" (Club de littérature classique) tel que recommandé par sa sœur aînée, car ce dernier n'a plus aucun membre et risque d'être dissout. Il y rencontre Chitanda Eru, Fukube Satoshi, et Ibara Mayaka. Chitanda est d'une nature très curieuse qui ne laisse jamais tomber un mystère tant qu'elle ne connait pas la fin de l'histoire. Fukube, quand à lui, à une excellente mémoire mais n'arrive pas à construire ses propres hypothèses. Ibara est assez stricte avec les autres, tout comme-elle même. Au fil de l'histoire, le Club de littérature classique va alors résoudre plusieurs enquêtes, certaines plus conséquentes que d'autres, afin de satisfaire la curiosité de Chitanda ou encore sous la demande d'autres élèves.