《社团学姐》是一部青春恋爱喜剧漫画。主角高一新生方羽，为了接近暗恋的学姐林清月，加入了冷门的“考古社”。社团里只有学姐一人，她的目标是找到失踪的指导老师留下的“校园七大不可思议”真相。方羽被迫成为学姐的助手，两人在深夜探险、破解校园怪谈的过程中，感情逐渐升温。然而，学姐身上似乎藏着一段与这些怪谈有关的、不愿提及的过去，方羽必须用自己的方式，帮她解开这个心结。
最后一个怪谈指向学姐自己，原来她就是传闻中“消失的幽灵学姐”。两年前因她引发的意外导致社团停办，她一直活在愧疚里。方羽告诉她：“那就一起创造新的回忆吧。”两人重建了考古社。
调查“天台黑影”怪谈时，发现是一名社恐学姐在偷偷画画。林清月鼓励她把画作展出，方羽帮忙布置，最终让这位学姐找到了自信，也解开了林清月害怕画室的误会。
校园旧电话亭总在午夜响起。方羽接起后听到的是十年前毕业生的求助。两人根据线索找到了一封埋在树下的情书，并将其交还给了那位校友，电话亭从此再未响起过铃声。
为了找出“会动的书架”真相，两人夜闯图书馆旧书库。在躲避巡逻时，两人挤在狭小的书架间，距离近到能听到彼此心跳，方羽支支吾吾，学姐则笑着打趣他耳朵红了。
学姐接到匿名委托，调查“生物教室的人体模型会转头”的传闻。两人蹲守一夜，发现是风从坏掉的窗户吹进，带动了模型。学姐失望之余，方羽提议主动制造“怪谈”，以此吸引新社员。
开学社团招新，方羽在热闹的社团街中，无意间看到角落里独自坐在古物堆中的学姐。她身边放着一个奇怪的罗盘，对方羽说：“要不要加入考古社？我们一起去寻找这个世界被遗忘的真相。”