«Меланхолия Харухи Судзумии» (яп. 涼宮ハルヒの憂鬱 Судзумия Харухи но Ю:уцу») и его сюжет в основном следует первой книге серии повестей, в отдельных сериях перемешиваясь с историями из последующих книг. Аниме состоит из четырнадцати серий, которые намеренно демонстрировались не в хронологическом порядке.

Первая (по порядку показа) серия аниме начинается с демонстрации «любительского фильма», снятого персонажами этого сериала. Средствами анимации имитируются такие особенности любительской видеосъёмки, как расфокусированное изображение, попадание в кадр режиссёра, плохая игра актёров.

Сам по себе фильм слабо связан с сюжетом остальных серий, хотя даёт небольшие подсказки и является пародией на каноны жанра махо-сёдзё: по сюжету, путешественница во времени из будущего, подрабатывающая промоутером, должна защитить старшеклассника, обладающего невиданной силой, от злой волшебницы-инопланетянки.

Главная героиня повествования — Харухи Судзумия, ученица первого класса японской старшей школы (по российским стандартам примерно 10-го), возглавившая школьный клуб под названием «Команда SOS» (яп. SOS団 Эсу О: Эсу Дан) для поиска инопланетян, гостей из будущего, людей из параллельных миров и других необычных существ и явлений. Название клуба — это сокращение от «Команда Харухи Судзумии от которой Обалдеет этот Скучный мир. » (яп. 世界を大いに盛り上げるための涼宮ハルヒの団 Сэкай о Оой ни мориагэру тамэ но Судзумия Харухи но дан).