Asahi Kuromine es un estudiante de preparatoria que no sabe guardar un secreto que un día ver a la chica que le gusta, Yoko Shiragami, desplegando un par de alas desde su espalda. Ella le explica que en realidad es una vampira y que solo puede asistir a una escuela normal bajo la condición de que nadie descubra su verdadera identidad. Asahi intentará guardar el secreto, algo que le costará mantener porque la propia Yoko es una cabezahueca y su amiga Mikan no deja de molestarlos a los dos. Con el tiempo Asahi descubrirá los extravagantes secretos de otras chicas de la escuela: una diminuta alienígena que opera un exoesqueleto a su imagen y semejanza pero a tamaño humano, una chica lobo que cambia de sexo cuando ve la luna, un demonio de mil años que regenta la escuela, y muchas más personas que supondrán un reto a Asahi a la hora de guardar el secreto de Yoko.

En el Japón del año 2071. La Tierra ha sido arrasada por criaturas conocidas como Aragami, conjunción de millones de Oracle Cells, células inteligentes y hambrientas gobernadas por un núcleo, cuya única función biológica es consumir cualquier cosa: edificios, máquinas, animales, plantas.Solo algo se interpone entre los Aragami y la extinción de toda forma de vida conocida en la Tierra: Una organización anti-Aragami llamada Fenrir la cual contrata a unos guerreros llamados Gods Eaters (Devoradores de Dioses), cazadores de Aragami capaces de empuñar unas armas llamadas God Arc, un tipo de arma biológica especializada hecha a partir de las mismas Oracle Cells (en esencia, Aragami artificiales). Debido al tamaño y peso del God Arc, los Gods Eaters deben tener una pulsera unida quirúrgicamente a su muñeca, con el fin de hacerla funcionar.