Très jeune, Uryû Kamihate a perdu sa mère des suites d’une maladie. Depuis, il n’a qu’un seul objectif : intégrer le prestigieux département de médecine de l’université de Kyôto. Sans le sou et n’ayant aucun autre endroit où aller, il accepte de venir vivre au sanctuaire Amagami… sans savoir qu’il devra cohabiter avec les trois petites filles du prêtre : la douce mais tête en l’air Yae, l’espiègle Asahi, et la fervente Yuna au caractère de feu. La situation n’étant cependant pas assez compliquée comme ça, Uryû apprend que s’il veut pouvoir rester, il va devoir accepter d’épouser l’une d’elles !

La valse des rendez-vous arrangés se poursuit pour Uryû, que le vieux prêtre Amagami est plus déterminé que jamais à marier à l’une de ses trois petites filles. Malheureusement, les jeunes femmes apprennent que le sanctuaire est au bord de la faillite et qu’il faudrait un miracle pour maintenir son ouverture. En effet, Miemon Kitashiragawa, un riche mécène aux pratiques douteuses, menace de les priver de tout soutien financier et d’accélérer leurs difficultés. Mais Uryû et les trois soeurs ne s’avouent pas vaincus et décident d’unir leurs forces pour trouver une solution.

Depuis le succès de la grande fête, le sanctuaire ne désemplit pas ! Seulement, cela nécessite une nouvelle organisation et les trois sœurs ne s’en sortent plus toutes seules. Elles décident donc de rendre visite à celle qui a été leur mentor, la grande prêtresse Tsukigami, afin de lui demander conseil. De son côté, Uryû continue de faire des rêves étranges, et ses convictions sont ébranlées lorsqu’il se rend compte que ceux-ci semblent se réaliser...

Lors d’une nuit de pleine lune, Yomiko exige des trois sœurs qu’elles s’expriment à propos de leurs rêves et montrent leur détermination concernant l’avenir du sanctuaire. Les vacances de printemps se terminent ensuite, et Uryû et Yuna font leur rentrée ! Mais quelle n’est pas la surprise de la jeune fille lorsqu’elle découvre qu’Uryû est dans la même classe qu’elle. Horrifiée par cette situation, la jeune prêtresse lui demande de ne parler à personne du lien qui les unit...

Uryû découvre par inadvertance que Yae porte un autre nom sur son permis de conduire : Reiko Ichijôji. Ce nom lui paraît familier, mais il n’arrive pas à se souvenir où il l’a entendu. Alors qu’il tente de se rapprocher d’elle au cours d’une escapade nocturne improvisée, Makoto, également de la partie, l’en décourage formellement. Pourquoi tant de mystère ? Que cache Yae ?

Le 7 juillet, le sanctuaire Amagami célébrera la fête des étoiles. Alors que les préparatifs vont bon train, Asahi apprend qu’elle ne pourra pas y participer, contrainte de se rendre sans ses sœurs à une course d’athlétisme. Au lendemain de la course et de la fête, par un étrange jeu du sort, Uryû et elle se rendent compte qu’ils sont revenus une semaine en arrière. Les voilà prisonniers d’une boucle temporelle qui pousse Asahi à réfléchir à l’adulte qu’elle veut devenir.

Les sœurs Amagami révèlent à Uryû leur plus grand secret, ce qui le pousse à prendre une décision majeure. Médecin ou desservant, quel avenir va-t-il choisir ? Les jeunes prêtresses et lui vont-ils redevenir de parfaits étrangers les uns pour les autres ? L’esprit farceur du sanctuaire Amagami n’est par ailleurs jamais loin. Voilà qu’après une série de décisions importantes, Yuna et Uryû se retrouvent obligés d’avancer main dans la main pour cacher un secret plus que gênant.

Omi accuse ouvertement Yuna de ne pas être celle qu’elle prétend. Uryû, dans le corps de Yuna, parvient tant bien que mal à noyer le poisson, mais plus il discute avec Omi, plus il découvre les facettes cachées de la jeune fille. Cette expérience leur apporte beaucoup à tous les deux, que ce soit dans leur vie au sanctuaire ou au lycée. La représentation de la pièce permet par ailleurs à Yuna de prendre conscience d’un sentiment nouveau en elle...

Uryû a enfin retrouvé son corps et la vie reprend son cours... Sur les conseils de Mahiru, il s’inscrit à des cours du soir pour maximiser ses chances de réussite à l’examen d’entrée de l’université de Kyôto. Au sein de cette formation, il retrouve par hasard Shirahi, une ancienne pensionnaire du centre Kiseki. La jeune fille, amoureuse de lui depuis toujours, est immédiatement charmée par ces retrouvailles inattendues mais elle déchante rapidement en découvrant la nouvelle vie d’Uryû aux côtés des sœurs Amagami...

Le vœu de Shirahi a fait basculer Uryû dans un monde où il est en couple avec elle et n’a jamais emménagé dans le sanctuaire Amagami. Heureusement, grâce à sa rencontre avec Yae dans leur enfance, il parvient à renouer avec les trois sœurs. Alors qu’il leur demande de l’aide pour retourner dans son monde, Shirahi arrive à l’improviste au sanctuaire. Petit à petit, les intentions des uns et des autres se font jour, et les deux protagonistes se retrouvent à la croisée de deux chemins. Rentrer ou rester ? À eux de faire leur choix.

Uryû a choisi de rentrer dans son monde, auprès des trois sœurs Amagami. Déterminé à faire leur bonheur, il leur propose à chacune un rendez-vous galant. Plus il apprend à les connaître, plus il s’attache à elles. Serait-ce là la clé pour trouver sa future épouse ? Dans le même temps, alors que Yae est très sollicitée par ses études d’art et qu’Asahi prépare une course importante, Yuna se donne pour mission de recruter une nouvelle prêtresse pour l’aider dans la gestion du sanctuaire. Mais elle s’aperçoit vite que se positionner en tant qu’employeuse n’est pas chose aisée...

Plus Uryû apprend à connaître les trois sœurs, plus ses sentiments pour les trois jeunes femmes grandissent. Mais alors que la vie semble suivre son cours, chacun et chacune avec son quotidien bien rempli, Yae surprend tout le monde en quittant le sanctuaire. Incapables d’accepter son départ, Asahi, Yuna et Uryû tentent une incursion chez les Ichijôji, mais comment faire pour la ramener ?

Yae est revenue au temple, bien que pas tout à fait la même, et chacun au sanctuaire Amagami reprend son quotidien. Une soirée d’Halloween par-ci, une soirée de feux d’automne par-là, Uryû approfondit sa relation avec les trois sœurs. C’est alors qu’il fait à nouveau un rêve prémonitoire troublant... Et une rencontre avec une nouvelle jeune fille vient bouleverser l’avenir des membres du sanctuaire !