Tại một thế giới nọ có một cô gái tóc đen, vận 1 bộ đồ đen, trên tay có khẩu ca nông cũng đen nốt nhưng 1 bên mắt lại phát ra ánh xanh huyền ảo. Cùng với những thứ trên, cô quăng mình vào những trận chiến rực lửa, đấu súng gay gắt, đâm chém mạnh bạo… Và tên cô ấy là Black Rock Shooter. Song song đó là thế giới khác, hay đúng hơn là thế giới thực. Cô bé học sinh trung học Kuroi Mato năng nổ, hòa đồng, có nhiều bạn bè đang cố làm quen với cô bạn cùng lớp sống khép kín có cái tên khá lạ – Takanashi Yomi. Tưởng chừng như việc làm đó là bất khả thi nhưng đến 1 ngày, 2 người tình cờ biết được mình có chung sở thích và họ đã cởi mở với nhau hơn. Yomi dần mở lòng hơn nhưng rồi Izuhira Kagari – cô gái ngồi trên chiếc xe lăn – người bạn thân thiết nhất của Yomi xuất hiện… Hai thế giới… Hai con người: Mato và Black Rock Shooter… Hai nỗi đau… Đây là câu chuyện về “nỗi đau” của họ.
