Kannagi racconta di Jin Mikuriya, iscritto al corso d'arte nella scuola che frequenta. Per mettere alla prova la propria abilità artistica, Jin decide di intagliare nel tronco di un albero sacro la figura della dea Nagi, protettrice della città: non tutto, però, va secondo i piani, e appena si appresta a portarla in aula, nota con grande stupore che dall'interno della statua fuoriesce una ragazza che afferma di essere la stessa dea, richiamata dal tronco dell'albero divino. Nonostante lo stupore iniziale, Jin è costretto a ospitare Nagi a casa, spiegando ai compagni che la ragazza altri non è che la sua sorellastra. Nel frattempo Nagi spiega al suo ospite che, nonostante sia una dea, a causa del calo della fede che la popolazione ripone in lei, i suoi poteri sono drasticamente sminuiti, e lo costringe ad aiutarla in una caccia alla ricerca di fedeli: questo la porterà anche a farsi conoscere nella scuola del ragazzo, dando vita a un fan club a lei dedicato, con tanto di sito internet. Tuttavia Jin scopre che il tronco da lui usato per la sua scultura può anche aver richiamato entità che credono di essere la dea Nagi, ma che in realtà sono solo imitazioni: a favore di ciò gioca anche la memoria della ragazza, che ricorda solo di essere la dea, senza saper dare altre spiegazioni in proposito. Nascono quindi una serie di contrasti e malintesi la cui risoluzione porta al termine della serie animata.