Chaos;Head conta a história de um estudante otaku e hikikomori (uma pessoa que praticamente vive dentro do quarto) chamado Takumi Nishijou. Esse cara realmente está no fundo do poço, sendo um dos personagens mais patéticos que já se viu em um anime, vivendo uma vida enclausurada dentro de sua moradia (que, no caso, é uma espécie de contêiner de apenas um cômodo no alto de um prédio), apenas jogando games online ou vendo animes no computador. Ele chega até mesmo a ter um cronograma para ter o mínimo de presença na escola e não repetir o ano por muitas faltas.
Devido a sua vida reclusa, Takumi começa a ter alucinações, chegando até a imaginar Seira (uma personagem de algum anime) como sua esposa, conversando com ela freqüentemente e perguntando seus conselhos sobre o quê deveria fazer em várias situações.