《电波系彼女》改编自片山宪太郎的同名轻小说，讲述私立樱雾高中二年级生柔泽十的奇异遭遇。柔泽十是个自甘堕落的不良少年，过着与周围隔绝的孤独生活，直到某天，一位名叫堕花雨的少女突然出现在他面前，郑重宣誓对他绝对忠诚。雨的行为古怪，自称通过“电波”感知世界，柔泽十起初只觉困扰，但雨真挚的眼神和毫无保留的信任逐渐融化了他冰冷的心墙。平静的日子被一连串马路杀人魔事件打破，柔泽十的同学不幸成为受害者。警方调查毫无头绪，而柔泽十却因某些蛛丝马迹对雨产生了不信任感——雨似乎总能在案发前后出现在异常的地点。两人之间刚刚建立起的信任面临严峻考验。为了洗清雨的嫌疑，也为了给同学讨回公道，柔泽十与雨在同伴的协助下展开独立调查。随着线索层层剥茧，他们发现案件背后隐藏着更深的黑暗，而雨所宣称的“电波”能力，或许并非无稽之谈。真相逐渐逼近，柔泽十必须在信任与怀疑之间做出最终抉择。