Yosuga no Sora bercerita tentang Haruka Kasugano dan saudara kembarnya Sora yang telah kehilangan kedua orang tua mereka karena insiden kecelakaan. Pada saat itu mereka memutuskan untuk pindah dari kota ke pedesaan di mana mereka pernah menghabiskan musim panas dengan kakek akhir mereka. Pada awalnya segala sesuatu tampak akrab dan damai, tapi perubahan datang sebagai Haruka mulai mengingat hal-hal dari masa mudanya.