Chuyện xảy ra vào một đêm tình cờ khi Sumire vô tình nhặt được khoen cài áo của Lucia. Do bất cẩn Sumire bị đinh khoen đâm vào tay.. Cũng từ đó mà thị lực Sumire bắt đầu trở nên đặc biệt, cô có thể nhìn thấy những thứ mà người bình thường không thể thấy được, hơn nữa trong Sumire còn tồn tại một sức mạnh tiềm ẩn vô cùng ghê gớm
Anime được thực hiện theo bản visual novel phát triển bởi 5bp và Nitroplus, Chaos;Head là một câu chuyện về một kẻ giết người(ảo giác) kì bí, mang những nhân tố mạnh như máu đông,xung đột tâm lý và giả tưởng. Game sử dụng một nét đặc trưng gọi là "delusional trigger", thứ cho phép người chơi điều chỉnh realness với surrealness thông qua perspective của nhân vật chính ,thứ tác động trực tiếp vào cốt truyện.
Maebara Keiichi chuyển đến sống tại làng Hinamizawa thanh tịnh và nhập học vào một ngôi trường tổng hợp tất cả các khối lớp. Cậu là thành viên nam của một clb toàn nữ. Tưởng chừng như đó là một cuộc sống học đường đầy niềm vui, Keiichi vô tình phát hiện ra một sự thật thần bí bị che đậy bởi bạn bè cậu và ngôi làng. Vụ giết người hàng loạt Hinamizawa.
Shouzou và Ine là hai ông bà lão đã dành cả cuộc đời làm lụng vất vả mà chưa kịp tận hưởng tuổi xuân. Thế nhưng một kỳ tích lại xảy ra khiến cả hai đều được trẻ lại một lần nữa. Với quãng thời gian dài hơn và cơ thể khỏe mạnh, đôi vợ chồng già này sẽ như thế nào?
Sau sự sụp đổ của tổ chức Museum, tuy việc sản xuất và phân phối Gaia Memory, thiết bị cho người sử dụng khả năng biến thành quái vật với sức mạnh to lớn, đã bị ngưng lại. Dù thế nhưng các Gaia Memory còn sót lại vẫn được bán tại chợ đen và tiếp tục gây ra những hiện tượng kì lạ cho thành phố Fuuto.