目薬を貰いに永遠亭に向かう主人公、魂魄妖夢。 竹林に足を踏み入れたその瞬間、急なめまいが彼女を襲う。 気が付いた時には学校と思われる、校舎の中だった。 その後、見覚えがあるようなないような、 人間も妖怪もいる「彼女たち」に出会う。 そして、「入学式」へと集まった彼女たちに、 この場所「博麗学園」の学園長を称する「コウハク」は語りかける。 「皆さんは一生この学園で、ゆっくりしていってね！」 と、そして、 「学園から卒業したければ仲間を裏切ること、つまり…殺さなくてはなりません」 と続けた。 主人公の妖夢を含め、この学園に閉じ込められたのは、 幻想郷の「超幻想郷級」と名付けられた多種多様な才能を持つ少女たち１６人。 彼女たちの信頼関係を打ち砕く事件、卑劣な弾幕裁判。 黒幕は誰なのか、その真の目論見とは。 目に見えない敵との戦いが今、幕を開ける。