La jeune Satsuki Miyanoshita et son petit frère Keiichirô viennent emménager avec leur père, dans le pays d'origine de leur mère à Amanogawa. Celle-ci est morte récemment et Satsuki la remplace en partie, en choyant particulièrement Keiichirô ou en s'occupant des tâches ménagères. Le dernier membre de la famille est Kâya, un chat noir avec deux yeux de couleurs différentes, un bleu et un jaune et Keiichirô est très attaché à lui.

Leur nouvelle demeure est spacieuse et agréable. Les deux enfants font rapidement connaissance avec leur voisin, Hajimé, qui a le même âge que Satsuki et qui est dans la même classe qu'elle à l'école. Leur intégration ne semble pas poser de difficulté.

Cependant, dès le premier jour de classe, l'aventure commence. Au grand dam de Satsuki, Keiichirô a emporté avec lui Kâya dans son cartable et celui-ci s'échappe puis se refugie dans un vieux bâtiment, situé dans l'enceinte de l'école. Il s'agit de l'ancienne école, qu'ont connu la mère et la grand-mère de Satsuki avant que l'école actuelle, moderne, ne soit construite. Le vieux bâtiment, abandonné, est sinistre mais Satsuki et Keiichirô ont le courage d'y pénétrer. Ils sont rejoints par Hajimé et un camarade, Léo ainsi qu'une fille, âgée d'un an plus que Satsuki, Momoko.

Hajimé rapporte les rumeurs qui touchent l'ancienne école : Elle serait hantée par des obake (esprits) mais Momoko déclare que le vent a emporté son chapeau dans le bâtiment et elle convainc les autres de s'aventurer dans le bâtiment pour le chercher, ainsi que le chat.

A l'intérieur, le groupe est assailli par de nombreux esprits dont un énorme démon qui les prend en chasse.

Chaque épisode relate un événement paranormal dans les environs de l'ancienne école, avec des disparitions de personnes agressées par des esprits ou avec d'autres manifestations mystiques. Dès leur première aventure, Satsuki a retrouvé le journal de sa mère qui était également confrontée aux esprits à l'école et qui y a consigné ses connaissances pour pouvoir les contrer. Le journal est magique et ne délivre ses pages utiles qu'à Satsuki. Le groupe est aussi aidé par un esprit qui s'est trouvé enfermé dans le corps de Kâya et bien au courant des problèmes paranormaux.

Les personnages principaux sont très jeunes mais l'atmosphère est beaucoup moins mièvre que celle de certains dessins animés comme Card Captor Sakura, avec ses monstres et ses victimes. D'autre part, les histoires sont variées. Gakkô no Kaidan est à rapprocher de Jigoku Nubei Sensei et de son univers magique.

Au niveau technique, la qualité est plutôt bonne avec des insertions d'images de synthèse 3D et des génériques sympathiques, notamment celui de fin.