Kamisama no Memochou se centra en Narumi Fujishima, un estudiante de instituto pesimista que ha pasado la vida cambiando de centro debido al trabajo de su padre y nunca ha aprendido a echar raíces. Cuando su alegre compañera de clase, Ayaka Shinozaki, lo arrastra al club de jardinería, Narumi acaba adentrándose en un rincón más extraño de la ciudad: la habitación situada sobre Hanamaru, la tienda de ramen donde Ayaka trabaja a tiempo parcial, y la base apartada de Alice, una brillante hacker que apenas sale de casa.
Alice dirige una agencia de detectives privada formada por autodenominados NEET —personas que no estudian, no trabajan ni reciben formación—, que resuelven casos difíciles mediante la deducción, el pirateo, la vigilancia y la improvisación. Lo que comienza como una presentación fortuita pronto se convierte en una cadena de investigaciones vinculadas con el crimen, el secretismo y personas que prefieren permanecer ocultas. A medida que aumenta lo que está en juego, Narumi se ve cada vez más cerca del extraño pero unido círculo de Alice y del sindicato criminal que parece tener misteriosos vínculos con ella. La serie combina misterio y tensión con una distancia emocional contenida, y sigue a Narumi mientras aprende a confiar en los demás y descubre cómo un grupo de personas al margen puede convertirse en una familia.