Lycoris Recoil bercerita tentang agen rahasia di bawah naungan Direct Attact (DA). Organisasi ini merekrut anak yatim piatu untuk dilatih menjadi agen.Berfokus pada tokoh bernama Takina Inoue, dia merupakan salah satu agen dengan kemampuan mumpuni. Suatu hari, Takina membuat kesalahan fatal sehingga dia dipindahtugaskan ke sebuah ‘kafe’ yang menyimpan rahasia. Bersama rekan barunya, Chisato Nishikigi, Takina akan belajar banyak hal dalam hidup yang perlu Takina mengerti.