十七岁的桐山零（河西健吾 配音）是一名将棋棋士，悲惨的童年遭遇让他自幼便失去了家人，这么多年来一直背负着沉重的记忆独自生活，长此以往，零已经习惯了压抑自己的感情，在心房周围筑起了无法撼动的高墙。
某日，零邂逅了川本家的三姐妹——温柔体贴，擅长照顾他人的大姐川本明里（茅野爱衣 配音）、个性开朗乐观，非常不擅长料理家事的二姐川本日向（花泽香菜 配音）和还在上托儿所稚气未脱的小妹川本桃（久野美咲 配音）。三姐妹的出现让零再度感受到了家的温暖，找回了久违的快乐。与此同时，二海堂晴信（冈本信彦 配音）、三角龙雪（杉田智和 配音）和松本一砂（本村昂 配音）等强劲对手的出现，亦令零燃起了对将棋的热爱于斗志。

平凡的中学生鹿目圆（悠木碧 配音）有一个美满的家庭，在生活中她是个性格温顺又有爱心的好孩子。转学生晓美焰（斋藤千和 配音）的出现打破了小圆平静的生活，这个性格酷酷又体弱多病的黑长直少女似乎对小圆有着什么难言之隐。命运中的相遇出现了，小圆在路边救下了一只浑身是伤的奇怪动物 ，没想到这只动物居然会说人类的语言。它告诉小圆它的名字叫丘比（加藤英美里 配音），并且提出了一个特殊的要求，它希望小圆能够和它签订契约成为魔法少女。
魔法少女是这个世界中一种特殊的存在，她们肩负着和魔女战斗的使命，作为报酬，丘比可以实现她们任意的一个愿望。在战斗的过程中，小圆发现魔法少女这个职业并非故事里所描绘的那么美好，随时有着牺牲的可能。并且，随着战斗的升级，一个关乎于她自己的残酷真相正在逐步的浮出水面。

三年同班同学却没有说过一句话，这指得就是阿良良木历（神谷浩史 配音）和战场原黑仪（斋藤千和 配音）。二人虽是同班同学，但可以说没有任何交集。本以为就会这样一直下去的阿良良木历因为一次偶然接住了意外从楼梯上跌下来的黑仪。而这次意外的从天而降，让历知道了黑仪的秘密。而这个秘密牵扯到众多事情，虽然历发誓自己绝不会把这件事告诉任何人，但黑仪还是表示怀疑。而历也向黑仪透露出自己的小秘密。但这个城市并不是只有二人拥有神奇的力量。许多奇怪的生物和事情正在向二人靠拢。
本剧根据日本小说家西尾维新的同名轻小说改编。《化物语》曾获得2009年“这本轻小说真厉害！”票选活动第六名。