하루히와 경험하고 기억했던 모든 것이 사라졌다! 평범한 남학생 쿈은 입학 첫날 독특한 자기소개를 하는 하루히의 앞자리에서 고교 생활의 첫 스타트를 끊는다. 하루히는 평범함은 곧 우울이라는 좌우명으로 “세상을 업 시키기 위한 스즈미야 하루히 단”을 약자로 한 “SOS단”을 만들고 단지 앞자리에 앉았다는 이유만으로 쿈을 창립 멤버로 뽑는다. 불가사의하고 황당한 사건들을 찾아 다니고 직접 엉뚱한 일을 만들어내는 것이 주요활동인 SOS단. 쿈을 비롯한 단장 스즈미야의 독단에 가입하게 된 단원들은 ‘스즈미야 하루히’가 저지르는 사고에 하루가 멀다 하고 시달리지만 시간이 갈수록 점점 적응해 나가고 어느새 겨울방학, 스즈미야 하루히가 이끄는 SOS단원들은 전과 다름 없이 학교 생활을 보내며 다가오는 크리스마스 이브에 부실에서 파티를 열 계획을 세우고 있었다. 12월 18일 아침, 평소의 등굣길에서 쿈은 감기에 걸린 타니구치와의 대화가 이상하게 어긋나는 것에 위화감을 느낀다. 교실에 들어가니 감기가 유행인지 많은 사람이 콜록대고 있었고, 하루히도 감기에 걸렸는지 1교시가 지나도록 보이지 않는다. 점심시간, 쿈은 쿠니키다와 점심을 같이 먹으면서 역시 대화가 잘 되지 않는 걸 이상하게 생각한다. 그 때 감기에서 회복됐다는 여학생이 교실로 들어오는데, 반년 전 쿈을 죽이려다 실패해 나카토 유키에 의해 소멸된 후 표면적으로는 캐나다로 전학간 것으로 된 반장 아사쿠라 료코가 하루히의 자리인 자신의 뒷자리에 앉는 게 아닌가! 그녀의 실종을 깨닫는 순간, 당신도 다른 세상에서 눈뜨게 된다! 거의 정신착란 직전까지 몰린 쿈은 같은 반 친구 몇을 붙들고 물어보지만 어느 누구도 하루히의 존재를 알지 못하고, 아사쿠라 료코의 전학에 대해서도 전혀 모르고 있다. 또 출석부를 확인해도 하루히의 이름은 없다. 다른 SOS단원인 코이즈미 이츠키를 찾아 9반으로 향하지만 9반 교실이 있었던 자리에는 비상계단으로 이어지는 층계참만이 있을 뿐 코이즈미는 커녕 9반 존재 자체가 없어진 상태다. 그리고 선배인 아사히나 미쿠루와 만나지만, 그녀는 더 이상 미래인이 아니었으며 SOS단에 대한 기억 자체가 없었다. 망연자실한 쿈이 마지막 보루로 생각하고 찾아간 곳은 SOS단이 점거하고 있던 문예부실. 그곳에는 안경을 끼고 놀란 모습으로 쿈을 바라보는 나가토 유키 만이 낯선 표정으로 앉아 있을 뿐이다. 하루 아침에 180도 변해버린 세상에서 쿈은 갈등하며, 하루히가 있던 원래의 세상으로 돌아가기 위한 고군분투를 시작하는데….