Tiền kiếp và hiện tại hòa lẫn vào nhau, chàng trai với hai kí ức của hai kiếp người đứng lên chống lại định mệnh. Thuở thơ ấu, Rio đã sớm trở thành trẻ mồ côi do mẹ bị giết, cậu phải kiến cường sống sót trong khu ổ chuột.
Câu chuyện kể về Yuuya Niyodo lười biếng, thành viên của bộ đôi thần tượng ZINGS. Một ngày sau một buổi biểu diễn cẩu thả, Yuuya gặp Asahi Mogami, một nữ thần tượng vui vẻ. Điều khó khăn là Asahi đã chết được một năm và điều này khiến cuộc sống của Yuuya bị đảo lộn.
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.
Trong một đêm không thể ngủ với những điều buồn chán và phiền muội cứ đau đáu ở trong lòng, Yamori Kou đã bắt đầu khám phá thế giới nơi cậu sống vào đêm trăng tĩnh mịch, yên ắng, và đó cũng là một khởi đầu để cậu gặp một cô nàng kì lạ, người đã quyết định giúp cậu chữa khỏi căn bệnh mất ngủ này bằng việc ngủ chung với cậu.