Después de los sucesos ocurridos en Bakemonogatari, para todos llega una época de cambio, sin embargo, eso no implica que las excentricidades dejen de hacer lo suyo. Karen y Tsukihi Araragi, las hermanas de Koyomi, serán quienes se vean involucradas esta vez con extrañas criaturas. Karen será envenenada por una "abeja", mientras que Tsukihi se verá en peligro debido a que es la reencarnación de un fénix. En esta ocasión, varios especialistas en excentricidades se acercarán a ellas para intentar hacerles daño y Araragi y Shinobu deberán protegerlas a toda costa.

La serie se centra en Komoyi Araragi, un estudiante de tercer año de secundaria, quien trata de vivir su vida normal de nuevo tras haber sido un vampiro. Un día, una compañera de clase llamada Hitagi Senj?gahara,(quien tiene la fama de no hablar con nadie), se cae de las escaleras y aterriza en los brazos de Araragi El se percata de que Hitagi pesa muy poco para su estatura. Tras una charla con ella, Komoyi le ofrece su ayuda y le presenta a Meme Oshino, un hombre de mediana edad quien ayudo a nuestro protagonista a volver a ser humano. A lo largo de la serie Araragi comienza a conocer casos de otras personas que han tenido encuentros paranormales como los de el y decide ayudarles (curiosamente son puras chicas).

Según cuentan los libros de historia, el 13 de Septiembre del 2000, un enorme meteorito chocó contra la Antártida, causando el derretimiento del Polo Sur y la consecuente inundación y destrucción de todas las ciudades costeras. A este evento crucial se lo denomino Segundo Impacto -El primero fue el que destruyó a los dinosaurios-. La Tierra atravesó luego de ello un estado de crisis y catástrofes naturales y más de mitad de la población humana murió. Han pasado 15 años desde el Segundo Impacto cuando Tokyo-3, es atacada por un misterioso ser orgánico gigante, sin embargo esto no parece ser una sorpresa para un selecto grupo de gente de una organización de la ONU llamada NERV. Ellos se refieren al enemigo como "Tercer Ángel" y han desarrollado unos enigmáticos robots gigantes llamados EVA con una particularidad, solo pueden ser piloteados por jóvenes de 14 años con caracteristicas no del todo claras.