In der Stadt Kashinokidai, in der Menschen Seite an Seite mit Yokai, Geistern, Robotern und anderen übernatürlichen Wesen unter der Aufsicht eines lokalen Landgottes leben, wechselt eine Vampir-Oberschülerin namens Luna Ishikawa an die Kashinokidai-Oberschule. Für ihre Mitschüler wirkt Luna wie der Inbegriff einer coolen, geheimnisvollen und unnahbaren Schönheit – ein Image, das sie mühsam aufrechterhält. In Wahrheit ist sie tollpatschig, neigt zum Naschen, um ihren Hunger zu stillen, und ist grundsätzlich nicht in der Lage, die grundlegendste Vampirhandlung auszuführen: richtig Blut zu saugen. Sie hinterlässt unordentliche Wunden, verletzt ihre Spender und bekommt die Technik nie richtig hin.

Ihr Geheimnis wird von ihrem Sitznachbarn Tatsuta Otori entdeckt, einem selbsternannten Hintergrundcharakter, der ihr beim Putzdienst beim Herumfummeln auffällt. Anstatt Angst zu haben, verspürt Otori den starken Drang zu helfen. Er bietet Luna die Gelegenheit, an ihm das Blutsaugen zu üben, sowohl um ihre Fähigkeiten zu verbessern als auch um ihren Hunger zu stillen. Als Luna ihn beißt, empfindet er eine unerwartet angenehme, fast mütterliche Zuneigung zu ihr. Die beiden schließen einen Deal: Luna übt heimlich an Otori, und im Gegenzug wird er sie zu einem richtigen Vampir ausbilden. Diese Abmachung zwingt sie dazu, sich in der Öffentlichkeit wie Fremde zu verhalten, während sie sich im Privaten zunehmend intimen und peinlichen Übungsstunden widmen.

Im Laufe der Geschichte erfahren weitere Mitschüler Lunas Geheimnis. Die energiegeladene und direkte Eiko Sakuma belauscht Otori und Luna und findet Lunas Unfähigkeit, anstatt enttäuscht zu sein, sogar noch liebenswerter. Sie meldet sich eifrig, um ebenfalls gebissen zu werden. Die ernste und zurückhaltende Misa Kusunoki wird ebenfalls in Lunas Welt hineingezogen, nachdem sie sie in einem verletzlichen Moment überrascht. Zusammen bilden diese Freunde einen kleinen Kreis, der Luna hilft, sowohl den Alltag in der Oberschule als auch ihre Vampirprobleme zu meistern.

Die Erzählung schreitet durch eine Reihe von Schuljahresereignissen voran, die Lunas Fähigkeiten und ihre wachsenden Bindungen zu Otori und ihren Freunden auf die Probe stellen. Beim Sportfest dominiert Luna auf dem Spielfeld, schrumpft jedoch bei Erschöpfung in eine winzige, verletzliche Form. Beim Kulturfest betreibt die Klasse 2-A ein Café, während Lunas Haus, ein burgähnliches Gebäude, Requisiten liefert. Ein Sommerausflug an den Strand gibt Luna ihre erste Erfahrung mit einem normalen Urlaub, und eine Geburtstagsfeier für Otori bringt sie dazu, sich am Kochen und Planen zu versuchen. In diesen Handlungsbögen legt Luna nach und nach ihre sorgfältig aufgebaute coole Fassade ab und zeigt ihr wahres, tollpatschiges und liebevolles Ich. Ihre Beziehung zu Otori vertieft sich, da er nicht nur ihr Übungspartner, sondern auch ihr emotionaler Anker wird. In der Zwischenzeit wacht die Landgöttin und Schulvorsitzende Misuzu Kirihata mütterlich über Luna und fügt der chaotischen, aber warmherzigen Welt von Kashinokidai eine weitere Schutzschicht hinzu.