No primeiro dia do ensino médio, o garoto cínico, mas porém comum, conhecido como Kyon termina de se apresentar para a Turma 1-5. Mas quando a garota sentada atrás dele se levanta para falar, suas primeiras palavras surpreendem todos na sala. Anunciando que não tem interesse em humanos comuns e está em busca do sobrenatural, Haruhi Suzumiya causa uma primeira impressão inesquecível.
Apesar dos avisos de seus colegas, a curiosidade de Kyon fala mais alto e ele tenta fazer amizade com Haruhi. Conforme a garota excêntrica gradualmente se abre para ele, ele descobre que ela é completamente séria. Uma conversa entre eles desperta uma ideia perigosa na mente de Haruhi: como ela acha os clubes da escola chatos, ela deveria criar o seu próprio. Assim, a Brigada SOS é formada, e Kyon é rapidamente arrastado para uma vida de absurdo.
Tomando a sala do Clube de Literatura, Haruhi recruta rapidamente três novos membros: a estoica Yuki Nagato, a tímida Mikuru Asahina e o supostamente misterioso aluno transferido Itsuki Koizumi. Com esse grupo montado, Haruhi arrasta a equipe em aventuras em busca de emoção e do sobrenatural, para desgosto de Kyon. No entanto, ele logo descobre que há mais nesses recrutas do que aparenta — e que o que Haruhi deseja pode estar muito mais próximo do que ela imagina.