Попри те, що головна героїня Харухі, оповідь йде від імені Кьона — її однокласника. Кьон тільки перейшов у старшу школу і під час першого уроку в новому класі помітив ексцентричну дівчину, яка сиділа за сусідньою партою. Вона в своєму вітанні повідомила, що її цікавлять тільки інопланетяни, люди з паралельних світів, гості з майбутнього і екстрасенси, яких вона шукає в своєму класі і чекає зустрічі з ними.
Вся їхня важка праця нарешті завершена. Бригада SOS демонструє свій повнометражний фільм! Історія про бойових офіціанток з майбутнього, які борються зі злом, інопланетними відьмами та підлітками-есперами. Напевно, в цьому є якийсь сенс... чи не так?
Харухі Сузумія - дивачка, якій не подобається буденність. Якби вона могла зустріти інопланетянина, мандрівника в часі або еспера, її життя було б щасливим! На жаль, все навколо нецікаве. Допоки вона не вирішує струснути ситуацію зі своїм власним клубом.
Бригада SOS відкрита! По-перше, їм потрібен комп'ютер для їхнього клубу, і Харухі рішуче налаштована дістати його. Але чи можна це зробити за допомогою здирництва? Далі, їм потрібно більше членів. А для цього потрібні... костюми кроликів?! Нарешті, Юкі відкривається Кьону з дивовижним відкриттям!
Все повернулося до нормального життя. Настільки, наскільки нормальним може бути життя з Харухі. Звісно, вона хоче, щоб вони взяли участь у... бейсбольному турнірі?! Але коли гра йде не так, як хоче Харухі, небезпека підстерігає їх за рогом. Вони повинні перемогти, інакше...
Кьон все ще обдумує те, що сказала йому Юкі. Тим часом бажання Харухі збувається! З'являється таємничий студент-перекладач і приєднується до клубу. З п'ятьма членами вони нарешті можуть почати... робити все, що завгодно! Але що це за божевільні одкровення від усіх?
Бригада SOS вирушає на літній відпочинок. А що може бути кращим способом насолодитися літнім відпочинком, ніж безлюдний острів? Але якщо таємничий острівний маєток не виправдає очікувань Харухі, чи не стане він причиною чергового інциденту? Чи щось гірше?
Разом з Мікуру з'являється новий відвідувач, щоб залучити Бригаду SOS до пошуку її зниклого хлопця, який виявився президентом комп'ютерного клубу, що його вимагав Харухі. Коли вони вирушають на його пошуки, навколо них починає формуватися замкнутий простір. Чи встигнуть вони його врятувати?
Харухі отримує свою мрію про таємниче вбивство, коли господаря будинку знаходять мертвим! Але справжнє вбивство може виявитися більше, ніж вона може витримати. Поки вони працюють над розкриттям справи, ситуація стає дедалі небезпечнішою. Чи вдасться їм розібратися?
Небо затягнуте хмарами, є ймовірність дощу, і Харухі просить Кьона піти за обігрівачем. Поки Кьона немає, Харухі фотографує Мікуру в різних костюмах для обкладинки DVD, Іцукі допомагає, чим може, а Юкі залишається наодинці з читанням.
Харухі помітно нудьгує і не така енергійна, як зазвичай. Рьоко Асакура, президент класу, занепокоєна і просить Кьона допомогти їй.
Сподіваючись повернути комп'ютер, який Харухі викрала у Товариства комп'ютерних досліджень на початку року, президент Товариства комп'ютерних досліджень кидає виклик "Бригаді SOS" у комп'ютерній грі, яку вони створили для культурного фестивалю під назвою "День Стрільця ІІІ".
У день шкільного культурного фестивалю члени "Бригади SOS" беруть участь у різних заходах. Мікуру та її клас відкривають кафе зі смаженою локшиною, Юкі намагається ворожити, а Іцукі грає у виставі. Кьон намагається насолоджуватися звичайним днем.
Кьон допомагає Харухі розслідувати причини дивного зникнення Рьоко, яке сталося без попередження.
Однієї ночі сила Харухі активується без її відома, і вона та Кьон опиняються в пастці замкненої реальності у своїй школі. Коли Харухі виходить на вулицю, Кьона зустрічає Іцукі, яка розповідає йому, що Харухі, можливо, створила цей світ, щоб побути наодинці з Кьоном.
Майбутня Мікуру розповідає Кьону, де знайти людину, якій він має допомогти. Кьон і Мікуру подорожують у часі до Танабати трирічної давнини.
Після насичених пригод на острові з Бригадою SOS та сімейної поїздки до родичів у село, Кьон тільки-но влаштовується на відпочинок на останні два тижні літніх канікул. На його нещастя, Харухі хоче встигнути зробити все можливе за цей дорогоцінний час, що залишився, у компанії "Бригади SOS".
Як і в попередньому епізоді, безтурботні літні канікули Кіона перериваються, коли група вирушає у круговерть літніх розваг - від басейнів до літніх фестивалів, підробітків і спостережень за зорями. Однак Кьона мучить постійне відчуття дежавю.
Знову розгортаються ті самі події, що й у попередньому епізоді, з невеликими варіаціями та в іншому одязі. Бригада, за винятком Харухі, знову виявляє, що потрапила в нескінченну петлю. У цій 15 499-й петлі Кьон та інші знову не можуть зрозуміти, як вирватися з нескінченного літа.
Попередня часова петля триває вже 15 513-й раз. Цього разу Кьон подумки відчуває ще більшу знайомство з подіями та місцями з попередніх циклів. І знову жоден з членів Бригади не може придумати нічого, щоб зупинити повторення циклу.
Попередній цикл повторюється 15 521-й раз. Коли настає останній день канікул, Кьон засиджується допізна, до півночі, самостійно, без сторонньої допомоги, виконуючи домашнє завдання на літо.
Попередній цикл повторюється 15 524-й раз. Кьон знову лягає спати, не виконавши домашнє завдання на літо.
Цикл повторюється 15 527-й раз. Сцена, де Кьон відповідає на дзвінок Харухі, повторюється двічі, сцена, в якій Кьон помічає Юкі біля басейну, повторюється двічі, і сцена, де Харухі каже, що залишила останній день літа відкритим про всяк випадок, також повторюється двічі. Кьон знову лягає спати, так і не закінчивши домашнє завдання на літо.
Цикл повторюється 15 532-й раз. Але коли Харухі йде, Кьон знає, що треба зробити, аби розірвати нескінченну петлю літа.
Північна середня школа готується до Фестивалю Північної школи. Клас Кьона та Харухі, 1-5 класи, вирішує провести анкетування. Харухі не подобається це рішення, і вона каже Кьону, що "Бригада SOS" зробить щось цікавіше.
Триває підготовка до зйомок короткометражного фільму "Бригади SOS", і вже розподілені ролі персонажів: Юкі - злого прибульця, Іцукі - еспера та Мікуру - бойової офіціантки з майбутнього.
Тривають зйомки короткометражного фільму "Бригада SOS".
Поки "Бригада SOS" знімає чергову частину фільму, Харухі намагається дати Мікуру ще один контакт, а отже, ще одну суперсилу.
Вирішивши, що Юкі потрібен хтось знайомий для її ролі, Харухі підбирає бездомного кота і дає йому ім'я Шамісен. Однак, коли Харухі того ж дня йде, Шамісен починає говорити завдяки силам Харухі. Іцукі пропонує нагадати Харухі, що її фільм - вигадка, поки реальність не зазнала ще більшої шкоди. Наступного дня в школі Мікуру дає йому купон на відвідування кафе "Якісоба", яке відвідує її клас, і ділиться своїми думками про Харухі, які вона не могла сказати в присутності Іцукі.
