故事发生在虚构的城市空崎市，在那里，存在着一支由身手矫健的少女们所组成的特工组织“月影”，每天入夜，少女们的身影便会在月亮的映照下穿梭在城市的角角落落，守护这座城市与市民们的安全。犯罪组织“魍魉”一直对空崎市虎视眈眈，屡屡进犯，他们是月影最大也是最难对付的对手。
源桃（安斋由香里 配音）是一名高中二年级的学生，本来 平凡无异的她，凭借着自己的特殊能力，在机缘巧合之下加入了月影。在那里，她结识了个性认真严谨的半藏门雪（沼仓爱美 配音）、积极向上的相模枫（藤田茜 配音）和桀骜不驯古灵精怪的八千代命（洲崎绫 配音）等人。
茶风林 千叶一伸 百百麻子 江川央生 深见梨加 林原惠美 井上和彦 岩居由希子 神谷明 加濑康之 小池亚希子 松井菜樱子 森川智之 长嶝高士 中田浩二 绪方贤一 大原沙耶香 大谷育江 斋贺光希 盐泽兼人 高木涉 高岛雅罗 高山南 山口胜平 山崎和佳奈 山野井仁 汤屋敦子