2012年、海上都市・人工島は建設半ばで『海が燃える現象』に遭い崩壊した。その近海での観測実験の最中に、現象に遭遇した波留真理は眠り続けることとなり、目覚めたときに肉体は老い、精神は事故当時のまま50年もの時が経過していた。そして2061年、電理研統括部長、久島永一朗はメタリアル・ネットワーク、通称メタルと呼ばれる高次情報空間の中に人工島を崩壊させた『海が燃える現象』を観測していた。
『海が燃える』現象、そして謎の衝撃波に見舞われたアイランド。その影響でアイランド全域が停電となり、病院の生命維持装置などが停止していた。この事態を解決するために、ミナモは一人、使われなくなったモノレールの上を走り変電所を目指す。一方、メタリアル・ネットワークにダイブした波留は、その中に新しい海を感じ取り、ダイバーとしての潜脳能力を発揮し始めるのだった。
久島永一朗が作り上げた人工島の50年を目の当たりにする波留。メタリアル・ネットワークに新たな海を見た波留は、もう一度、海を感じるために久島の与えた潜脳試験に挑む。二度と海を失いたくない。その思いだけが空転し、波留は試験に失敗してしまう。ダイバーとして必要なものは何か。ミナモによってその答えを見出した波留が、最終試験に挑もうとした時、ブレインダウンが発生する。
波留真理調査事務所に初めて訪れた人物は、諮問委員会のジェニー・円だった。久島の紹介を受けてやってきたジェニーは、波留にブレインダウンした人工島の株主を救って欲しいと伝える。ブレインダウンの原因究明と意識の救出という難解な依頼だったが、波留はこれを引き受ける。そんな波留にバディとして指名されたミナモは、自分ができることを探し始める。
メタリアル・ネットワークの中にある実践型格闘コミュニティに出入りし、研鑽を重ねる蒼井ソウタ。彼は負けた理由を知るためにホロンに会いに行く。同じ頃、事務所を開いた波留にプレゼントをしようと、蒼井ミナモはダイバーのトレンドマーク、スー・マランというサングラスを探していた。それは実践型格闘コミュニティの不敗のチャンプ、アイアン・シュバルツのトレードマークでもある。ミナモがスー・マランを探している中、人工島に悲鳴が上がる。そしてその中心にはアイアン・シュバルツの姿があった。
読書感想文の宿題を出されるミナモ。しかし、人工島では全ての本が電子文書として発行されているため、電脳化していないミナモには読める本が無かった。ようやく本物の本が納められている中央図書館の数少ない蔵書の中から、感想文用の本を見つけ出す。だがその本を読み進めていくうちに、ミナモはその本に秘められたかつての持ち主の想いを知ることになる。それは、別れたままの恋人に向けられた想いだった。
波留真理調査事務所に現れた依頼主。それはダップーと呼ばれる犬だった。ミナモがオーストラリアで見ていた、子供向け番組の中に登場する犬そっくりのダップー。ミナモは、この犬が何かを伝えようと必死になっていることに気づく。メタリアル・ネットワークからダップーにアクセスしてみると、ダップーと飼い主である人間の意識が入れ替わっていることが判明するのであった。飼い主の体は今どこに?波留とミナモはそれを捜しにいく。
人工島の中で、噂が広がっていた。誰も知らない、見たこともない少女の姿を見かけると。その調査に乗り出すソウタ。その頃、ミナモの学校にも、幽霊が現れるという怪談話が持ち上がっていた。プールでの授業中、サヤカは水の中に漂う謎の少女を目撃し、忘れ物を取りに放課後の学校に戻ったユキノは、誰もいないはずの廊下で白い手に腕をつかまれる。幽霊の正体は何か。学校を訪れたソウタを巻き込んで『幽霊狩』が始まる。
ミナモとソウタの父・蒼井衛は電理研管理部技術課の課長である。常に仕事を生活の中心におき、家庭人として良き父親とは言えない人物ではあったが、電理研では部下に慕われる有能な管理職であった。ある日、電理研でメタルのシステム介入が発生する。ウィルス侵入が疑われる中、被害を最小限に抑えるために衛は中枢サーバを機能停止させる。それによりシステムダウンの影響は最小限度に抑えられたが、衛のとった行動が原因で久島は評議会の臨時議会で部下の管理責任を問われることとなる。
ミナモの通う学校で、メタルの中によく当たると評判の占い師がいることが話題になっていた。すべてを見通すような答えは、その対象者をとりこにしてしまうのだという。その占い師の名はエライザ。だがエライザと接触した人間たちの記憶に一部欠損が認められたため、電理研がエライザの正体を探るために調査を開始していた。そして時を同じくして、波留も事務所でメタルでのチャットに興じていた。そしてその相手は、エライザと名乗るのであった。
ミナモは電理研の久島から招待状を譲り受けて、世界的なバイオリスト、一之瀬カズネのコンサートを聴きに行った。カズネと話す機会を得たミナモは、演奏に感動したことを伝える。だが、カズネはこのコンサートを最後に引退することを決めていた。そしてカズネがバイオリンを置く原因は、久島がカズネのコンサートに招待を受けながらも、一度も来なかったことにあると知り、ミナモはなんとか説得しようと久島の元へ向かう。
ミナモが人工島の海岸で出会った少女・三稜映見。彼女は生まれつき目の見えない少女だったが、ナノマシン手術により視力を取り戻したばかりだった。だがまだ見える世界というものを、認識できずにいた。その頃、波留はメタル内で噂されるアーティストが行方不明となったことへの捜索依頼を電理研から受けることとなる。そしてそれが映見であることを掴むが、映見が自らブレインダウンを起こしたとことがわかる。映見はなぜブレインダウンを起こしたのか、波留は映見を救うためにメタルダイブを決行する。
のどかな午後。静かに時の過ぎ行く中、波留とミナモは散歩に出かける。その最中、波留は自らの少年時代、東京で生まれ育ったこと、そして失われた故郷の姿と、第二の故郷、唐津ではじめて海に潜ったときのことなどを思い返していく。自分がなぜ今もこうして海を求めるのか。その答えを波留は静かに見つめ直していくのであった。
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