Kono Yo no Hate de Koi wo Utau Shoujo YU-NO berpusat pada Takuya Arima, seorang pelajar yang telah kehilangan ayahnya. Ayah seorang sejarawan yang telah melakukan berbagai penelitian, beliau menghilang beberapa minggu lalu dan tampa jejak sama sekali. Selama liburan musim panas, Takuya menerima paket aneh dari ayahnya yang hilang.

Dalam paket tersebut ada surat yang berisi informasi tentang keberadaan dari berbagai dunia paralel. Surat tersebut berisi informasi mengenai keberadaan berbagai dunia paralel. Awalnya Takuya tidak menganggapnya serius, namun tak lama kemudian dia menyadari bahwa dirinya memiliki alat yang memungkinkannya untuk menjelajah ke dimensi lain. Petualagan baru Takuya pun di mulai bersama dengan itu banyak juga masalah yang terjadi di sekitar nya. Apakah dia bisa memecahkan semua masalah yang ada di sekitar nya?