지평선 너머까지 황혼이 이어지는 황야에서 눈을 뜬 주인공, 츠카하라 네코.낯선 곳에서 자신이 누구인지, 왜 이곳에 있는지 떠올리지 못하던 중, 뒤에 '황혼 호텔'이 나타난다.호텔에 들어서자 머리가 불타고 있는 지배인의 마중을 받는다.자신이 죽었는지 살았는지조차 확실하지 않다는 사실을 알고 기억을 되찾을 계기를 찾던 네코에게 수수께끼의 손님이 나타난다.

이승과 저승 사이에 존재하는 '황혼 호텔'에서 일하기로 한 츠카하라 네코.선배인 아토리 하루토의 지도로 기묘한 호텔 생활을 시작한다.그리고 일하던 중, 도박을 좋아하는 파친코 구슬 머리를 한 투숙객으로부터 마작을 하고 싶다는 의뢰를 받게 된다.멤버를 모아 객실로 들어서자, 방 안에는 각종 도박 도구가 어지럽게 널려 있고 객실을 정리하던 중 갑자기 전화가 울리기 시작하는데...

황혼 호텔의 일에 익숙해진 츠카하라 네코는 종업원들에게 인정받기 위해 방문객의 접객을 자원한다. 이번에 체크인한 손님은 팬지 머리의 남자. 왠지 모르게 섬뜩한 분위기를 풍기지만 객실로 안내하고기억을 떠올리도록 도와주기 위해 방 안 탐색을 시작한다. 그리고 기억과 연관된 물건들을 조사하던 중 현세에서 의대생으로 탐정을 하던 인물이라는 걸 알게 된다.

황혼 호텔에 생사를 알 수 없는 손님이 찾아온다.객실 담당인 츠카하라와 아토리는 검도 호면 머리의 여자와 스마트폰 머리의 여자를 각각 안내한다.그리고 객실의 가구와 소품 등을 단서로 현세에서는소꿉친구이자 같은 고등학교의 검도부였다는 사실을 알게 된다.객실의 변화에 따라 현세의 기억을 서서히 되찾은 여고생들은 호텔에 오게 된 경위를 떠올린다.