Haruhi Suzumiya è sempre stata considerata un personaggio piuttosto strano dai suoi compagni. Durante la sua presentazione alla classe ad esempio mette subito in chiaro che non vuole avere a che fare con "semplici umani" ma solo con gli alieni, viaggiatori del tempo o esper. Tutti le stanno alla larga, ma Kyon, un suo compagno, incuriosito le rivolge la parola e da quel giorno il ragazzo diventa la persona più vicina ad Haruhi, tanto che i compagni di classe immaginano ci sia una relazione tra i due.

Visto che Haruhi lascia ogni singolo club scolastico in cui entra, Kyon finisce per suggerirle (indirettamente) di creare un suo club personale e la ragazza lo costringe a partecipare come secondo membro. Fondano quindi la SOS Brigade, club a caccia di fenomeni paranormali, e la prima cosa di cui si preoccupa la ragazza è trovare nuovi membri. Va quindi in cerca di personaggi particolari in grado di incarnare lo spirito del club, finendo per trovare Yuki Nagato, una taciturna lettrice, Mikuru Asahina, un "viso da lolita con grandi seni" - utile a puro scopo pubblicitario-, e Itsuki Koizumi, uno studente appena trasferito. Quello che non sa però è che queste tre persone sono nell'ordine una forma di vita aliena, una viaggiatrice del tempo e un esper. Tutti e tre sono occupati a studiare la strana ragazza e rivelano la loro identità soltanto a Kyon, che risulta essere l'unico membro "normale" del club. Nonostante questo, la vita scolastica del gruppo prosegue nella monotonia e proprio per evitare che Haruhi si annoi troppo, nel tempo si susseguiranno strani avvenimenti creati per scongiurare la possibile "fine del mondo" per mano della stessa Haruhi.