电视动画《黄昏乙女×失忆幽灵》改编自日本漫画家めいびい原作的同名漫画。
故事发生在诚教学园初中部，由于历史悠久的缘故，许多不思议事件在校园中广为流传。某日，少年新谷真一迷失在了犹如迷宫一般的校舍之间，夕阳下，一个黑发少女的身影出现在了他的视线中。少女穿着真一没有见过的古老校服，空洞的眼神里充满了哀怨。难道，我遇见了幽灵？真一兴奋的这样想着。
原来，幽灵少女名叫庚夕子，15岁那年不幸去世，因为失去了记忆，因而也想不起来究竟是如何死去的，为此苦恼的夕子这才每日徘徊在校园之中，成为了众多灵异事件的始作俑者。作为唯一能够看见夕子存在的人，真一成为了寻找夕子记忆的头号人选，一个名为“灵异调查部”的社团就这样成立了。
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