Durante sua infância, Murakami brincava com uma garota que ele chamava de Kuroneko, uma menina estranha acreditava em alienígenas. Certo dia, na tentativa de provar a existência de vida fora da terra, os dois sofrem um acidente e Kuroneko morre. Dez anos depois, uma garota exatamente igual a ela, chamada Kuroha Neko, se transfere para a turma de Murakami, e estranhos incidentes começam a ocorrer... quem é essa garota?

Depois do acidente, Kuroha começa a faltar das aulas. Murakami vai a sua procura e descobre a existência de mais feiticeiras. Enquanto isso, o laboratório faz os seus movimentos para recuperar as cobaias fugitivas.

Kuroha começa a faltar da aula com certa frequência, então Murakami vai atrás dela. Ele descobre que as Feiticeiras precisam de uma droga para poder sobreviver, e fará de tudo para conseguir ajudá-las.

Qual será a forma de salvar a Kuroha, agora que ela já está morta? O desfecho surpreendente da batalha com a Saori é apenas o começo para algo maior...

Takatori Kotori entra no Clube de Astronomia em um momento bem peculiar e faz com que todos desconfiem dela. Kana tem uma previsão que deixa todos transtornados, e uma nova feiticeira pede ajuda para fugir do laboratório.

O cerco se fecha. Murakami e Kuroha não conseguem mudar a previsão da Kana, e um dos dois deve morrer. Será que a Kikako é realmente uma assassina?

Murakami entrega a pílula para os pesquisadores verificarem sua composição. Enquanto isso, Kuroha resolve ir para o karaokê com as amigas de escola, e começa a questionar seus sentimentos...

Murakami segue que o mapa apresentou e vai a procura da localização. Chegando no local, ele é surpreendido por um local todo destruído, envolto em mistério.

Nanami começa sua busca pela Kuroha e as outras, e dá amostras do seu poder. Porém, apensar do seu poder, seu coração não é sombrio. Será que os outros vão tentar mudar sua mentalidade?

Enquanto todos discutem uma forma da Nanami retirar o dispositivo remoto que pode causar sua morte. Enquanto isso, o laboratório faz seu movimento e planeja seu movimento definitivo contra as feiticeiras fugitivas.

Depois de massacrar suas "companheiras", Valkyria está livre e segue com sua matança. Enquanto isso, as pílulas estão acabando e Murakami precisa tomar uma decisão.

Valkyria aparece no observatório, deixando todos sem alternativas. Ichijiku aparece na sequencia, destruindo as esperanças de qualquer fuga. Entretanto, um grupo de resistência surge e faz revelações surpreendentes...

Todos vão atrás do esconderijo de Ichijiku procurando pela Kotori. Entretanto, o amor incondicional da Valkyria é suficiente para destruir tudo e todos. Só resta uma opção para Kuroha...