人类存在感由「被观测值」决定,当某人的存在感低于临界点时,会触发「透明化现象」——即使死亡,尸体也会被世界自动抹除,相关记忆从他人脑中消失,如同从未存在过。政府为此设立「幽灵对策科」,专门处理无法被记录的死亡事件,而主角凉宫透因天生存在感趋近于零,成为唯一能看见这些「被遗忘死者」的「观测者」。
17岁的透自幼被当作「空气人」,连父母都会忘记给他做饭。某日目睹同班女生千羽汐坠楼,却发现她的尸体在触地瞬间消失,全班无人记得她存在过。正当透以为自己是疯子时,汐却以幽灵形态出现,并宣称:「只有你能救我轮回300次的命」。
原来汐因暗恋透而持续触发「观测者悖论」——每当她试图引起透注意,就会因存在感异常波动而死亡,但每次死亡后时间会倒流重置,唯独透保留记忆。两人结成同盟,利用透的绝对透明体质潜入「幽灵对策科」数据库,发现世界竟存在一条隐藏规则:存在感排名末位的100人会成为「替死鬼」,他们的意外死亡会抵消其他人类的灾祸。