A história tem como narrador o estudante com o apelido de "Kyon", um garoto do mesmo colégio de Haruhi Suzumiya. Kyon participa ativamente das atividades definidas por Haruhi, uma garota com hábitos excêntricos e que acaba envolvendo Kyon em toda uma miríade de eventos que ele tinha convencido a si mesmo que não existiam. Entre eles podemos citar a existência de viajantes do tempo, alienígenas, pessoas com poderes psíquicos, dentre outras personalidades que o anime mostra. O tema do desenho envolve a rotina escolar, mas buscando uma abordagem de ficção-científica; Se por um lado os estudantes estão jogando uma partida de beisebol, pode haver uso de magia alienígena para alterar o resultado; Uma estudante mais velha pode na verdade ser uma viajante do tempo; A depressão de uma garota pode levar o mundo ao caos. É baseado nessa dualidade que A Melancolia de Haruhi Suzumiya se desenvolve.