Charlotte animesi, alternatif bir gerçeklikte, 75 yılda bir Dünya'nın yakınından geçen bir kuyruklu yıldızın etkisiyle şekillenen bir dünyada geçer 25. Bu yıldızın son geçişinde yayılan toz, ergenlik öncesi bazı çocukların insanüstü yetenekler kazanmasına yol açar, ancak bu yetenekler yalnızca ergenliğe ulaşıldığında ortaya çıkar 25.

Ana hikaye, bu yeteneklere sahip olan ve başkalarının bedenine beş saniyeliğine geçici olarak sahip olma yeteneğine sahip bir lise öğrencisi olan Yuu Otosaka'nın etrafında şekillenir 245. Yuu, bu yeteneğini başkalarına belli etmeden sıradan bir hayat sürmeye çalışırken, Nao Tomori adlı bir kız tarafından fark edilir ve Yuu, özel güçlere sahip diğer gençleri güvende tutmak amacıyla onları bir okula transfer etmeye çalışan Nao'nun yardımıyla, bu yeteneklerin tehlikelerini denetlemek için bir öğrenci konseyi üyesi olur 245.

Animede, süper hıza sahip Jōjirō Takajō ve ölülerin ruhlarını yönlendirebilen şarkıcı Yusa Nishimori gibi diğer yetenekli karakterler de yer alır 25.