Câu chuyện xoay quanh cuộc sống của Tennouji Kotarou, một nam sinh có những khả năng phi thường cùng điều tra những điều huyền bí, siêu nhiên với năm nữ sinh học cùng trường. Quá trình điều tra đã kéo anh vào vòng xoáy một cuộc chiến giữa những triệu hồi sư ma vật và những siêu năng lực gia đang tìm kiếm một cô gái tên là Kagari, người được ví như chiếc chìa khóa mở ra sự sống thông minh hoặc hủy diệt sự sống này trên Trái Đất. Cốt truyện của Rewrite đề cập đến nhiều học thuyết phức tạp như thuyết tiến hóa và thuyết đa thế giới, trong đó nổi bật lên thông điệp bảo vệ môi trường và sự sống của hành tinh.
