故事开始于一个北方的小城市,张童是个普通的上班族与妻子安宁过着平凡而安定的生活,一天悲剧突然降临在他身上,打开家门的张童发现妻子死在家中,尽管有许多证据表明有他杀的可能,随后而来的刑警却定性为自杀……
悲愤的张童决心寻找证据证明是一起谋杀案,他在整理妻子遗物时发现一本日记和记数的账本。
日记里有个叫陶大伟的医生渐渐引起他的怀疑,陶不仅与安宁关系密切而且有经济来往,张童在对陶大伟的调查中发现,他不仅仅是个普通医生而且掌握药品采购的大权,传言与他某市领导私交甚笃,正在此时,陶大伟主动找到张童,给了他公司一大笔采购定单,而且指定张童负责,面对巨额的提成张童心动了,正是这心动让他陷入一个致命的阴谋……。转入景部高中的迷之美少女——诗音,因为拔群的运动神经和天真烂漫的性格在学校中迅速成为了受欢迎的女孩子,实际上,她竟然是处于实验中的“AI”。诗音突然在孤独的里美面前唱歌,并试图用意想不到的方式让她收获“幸福”。得知她是人工智能的里美、还有里美的青梅竹马兼机械爱好者东马、人气第一的帅哥小豪,意志坚强的女孩绫、柔道部成员桑达一行人,被诗音折腾着的同时,也被她执著的样子和歌声感动。诗音为了里美做出的某个行动,竟把她们卷入了大混乱中。稍显笨拙的人工智能和她的同学们交织成,充满温情和乐趣的电影。。故事背景为存在「外」、「内」两个国家的世界,人类少女「汐华」与非人的异形「老师」共同生活,一段宛如绘本、童话与诗集的黑暗奇幻物语。 长篇动画附属于《外之国的少女》番外篇特装版。。