在禁止本格推理小说的国家，八名爱书少女的故事从一份处分计划开始。明教馆六名涉事学生依次编号 601-606：青山ハツコ、赤木フタバ、白村ミツコ、黒田シオリ、木崎イツキ、空枝ムツミ。神薙チヅル任反省室长，兵藤モモカ任教官。教头タダノ与学年主任トオノ监督计划。
【神薙千鶴】トオノ查出六人藏匿传阅禁书。タダノ警告チヅル，思想犯罪会殃及学生和家人，普通停学又会暴露学校。她交给チヅル一份装订得像剧本的《反省室·更生计划实施要领》，命她两周内令六人“改心”。若有一人未改心，チヅル和タダノ也会被送往收容所。チヅル没读过推理小说，也不知道如何证明别人的内心改变。
【兵藤百花】モモカ不愿看管好友，尤其是网球部伙伴フタバ。チヅル提议与六人配合，表面按计划行事，实际只劝她们毕业前别再传播禁书。两人以为关押不过是演戏，仍接下室长和教官的角色。
【青山初子】トオノ翻阅六人笔录，想起自己年少时也读过这次查获的八本推理小说，后为自保烧掉藏书。多年前另有学生因读禁书受罚，后来ハツコ在图书馆书库深处找到那八本书。ハツコ承认发现并藏匿了八本书，还借给其他五人。她喜欢侦探以逻辑解开杀人谜题，认为思考正义并非警察与宪兵的专利。她的祖父曾任文学教授，也曾参与抵抗运动。
【赤木双葉】フタバ在笔录中险些说出书是ハツコ发现的，随即改称自己发现。她表示今后若不许读，就不会再看。
【白村美津子】免修军事训练的茶道家继承人ミツコ也自称发现并传阅了禁书，愿独自受罚，怕朋友与トオノ老师受牵连。三人争相承认是发现者，像是在互相保护。
【黒田詩織】シオリ说和ハツコ在书库发现一本封面破旧的书，读到杀人情节，才意识到它可能是禁书。她怕受罚，也怕连累家人，却忍不住与ハツコ一起猜凶手。
【木崎イツキ】イツキ与チヅル竞争学业和篮球名次，父亲曾被拥为抵抗运动的象征。她也自称发现禁书。她批评小说中的孤岛与诡计脱离现实，却坚持朋友应自行判断书的价值。她不后悔当时的决定，也愿意接受处分。
【空枝陸美】公安委员长之女ムツミ认为，本格推理让作者与读者依据规则、程序、证据公平地解谜，与政府迅速惩治“叛徒”的做法相冲突。她已备好反省文，却指出暴力无法测量或改变人的内心。
监控室里，タダノ与トオノ能监视反省室和室长室，控制灯光、音响、幕帘。地下三间双人牢房、活动场地、室长室的门都从外面上锁。トオノ按八人的性格分配角色，尤其担心免修军训的ミツコ遇到计划中的道具。タダノ答应一旦严重失控就中止计划。蜂鸣声响起，六人进入反省室。モモカ暗示附近有摄像头，提醒她们照约定配合。ハツコ挂念沉默的シオリ，也因读禁书牵连チヅル和モモカ而内疚。チヅル自称室长时还像在演戏，朋友们被叫作编号后，玩笑渐渐变了味。
モモカ逐一对六人进行裸体检查，没收衣服和随身物品，让她们换上无口袋、印着编号的粗白衣。ハツコ知道好友奉命行事，仍感到羞辱。八条规则要求服从，禁止擅自说话或联系外界。她们须称チヅル和モモカ为“室长殿”、“教官殿”，同伴之间也只能以编号相称。フタバ顶嘴，拒绝做俯卧撑，モモカ便惩罚全员。ハツコ想起约定，只要配合，违纪记录也能消除，大家便可早日回家。フタバ愿独自受罚，モモカ仍罚全员。她们本想配合以早日脱身，如今却因连坐不得不服从。六人被迫绕场行进两小时。チヅル怀疑表面服从是否等于改心，モモカ却仍按要领，施加体力命令。モモカ想在哥哥出征前回家，也怕六人反抗使计划失败。要领要求借疲惫和琐事消磨抵抗，チヅル因此想起课上学过的《收容所运营法》，两人仍觉得是在帮朋友。ハツコ与フタバ住左房，ミツコ与シオリ住中央，イツキ与ムツミ住右房，房内厕所无遮蔽。フタバ屡次抗议，屡遭处罚，其他人渐渐只盼她闭嘴，连坐开始侵蚀友谊。
ミツコ吃不下饭里的四块番茄，モモカ就要同房的シオリ替她做一百次俯卧撑。シオリ的哀求很快变为对ミツコ的怨恨。フタバ抓起番茄砸向モモカ，怒斥她背弃五天结束的约定。チヅル当众说只怕禁书曝光，连累家人。イツキ把这理解为“先避开查禁”，便与ムツミ替シオリ受罚。饭后打软式排球，フタバ邀チヅル入场。ハツコ把球打偏，イツキ在网前扣球，击中刚入场的チヅル的脸，チヅル跌倒撞头，鼻子流血。チヅル说是事故，モモカ却怀疑六人合谋袭击，罚全员做仰卧起坐。チヅル辩称受フタバ邀请才入场，六人无法预先安排，モモカ仍怕她们仗着人多反抗。チヅル私下问ハツコ，是否故意把球打向网前，ハツコ说自己没本事控制得那么准。チヅル又提起イツキ曾说，自己再努力也赢不了チヅル，还把原因归于家世差异。
深夜，タダノ与トオノ来到室长室。タダノ认为八人还未真正进入角色，目标不只是让六人口头服从，还要让她们觉得屈从理所当然。タダノ放下トオノ带来的装备，チヅル检查其中一件，问日后是否要装满六发。タダノ又交出从ハツコ处查获的八本原书，命她们秘密烧掉。空袭般的巨响和震动使灯短暂熄灭。モモカ转述ムツミ的消息，联军可能即将大规模登陆。チヅル怕学校秩序受扰，想加快计划，却舍不得烧掉没读完的书。
夜里，チヅル和モモカ戴上防毒面具，带着警棍和转轮手枪来到牢房前。モモカ隔着铁栅，向三间狭小的牢房喷入催泪瓦斯，还对准抗议的フタバ猛喷。六人无处躲避，只得忍着灼痛列队，监控室始终没有下令中止。チヅル把扔番茄、排球事故、替同伴辩护都说成共同反抗。シオリ为自保，供出ハツコ传阅禁书。她剪掉辫子，换得“自治班长”袖章，可以惩罚同伴。她借清洗瓦斯之名，浇湿ハツコ，罚她深蹲，又用冷水羞辱フタバ。因番茄之怨，她用软管抽打ミツコ。チヅル制止抽打，却放任モモカ以全员受罚相逼，迫使ミツコ脱衣求水。イツキ和ムツミ始终不求水，チヅル便命シオリ从牢房便器取来两杯水。イツキ说瓦斯本身就是暴力，チヅル答应避免不合理处罚，却立刻要她跪求便器里的水。イツキ抗议，チヅル便以连坐威胁，拔出真枪对准她，最后把枪口转向天花板，扣下扳机。チヅル流泪承认嫉妒イツキ，又说学校因イツキ出身抵抗运动家庭而偏袒自己。イツキ终于跪下求水，チヅル却将便器水浇在她头上。
チヅル先拿出写着“教官”的臂章，许诺ムツミ戴上便可以免于受罚，又亮出八本原书，摘读ムツミ关于推理与程序正义的供述，逼着她在戴臂章和烧书之间做出选择。ムツミ说两者都可以不选，チヅル便威胁，若她拒绝，就让シオリ喝厕所水，夺去班长职位，罚她清扫厕所。ムツミ最终当众烧掉八本原书，シオリ得到奖赏，指定ハツコ清扫厕所。
第四天，トオノ在监控室看见昔日同学分成看守和囚犯，要求停演。タダノ拒绝，说更生已见成效，又暗示幕后策划者和真正陷入困境的人另有其人。五名囚犯已学会迅速列队，接受检查。シオリ以床铺不整为由，罚她们跳跃，又逼她们蹲行二十圈。ハツコ跌倒流鼻血，朋友们害怕被连坐，无人扶她。她觉得大家正被驯成家畜，却不知内心是否也已屈服。シオリ即兴编了首进行曲，命她们边走边唱。歌词反复唱大家因ハツコ读推理而受罚，使她们渐渐怨恨ハツコ，失去对彼此的理解。讨论时，ミツコ说侦探私自破案侵犯国家权力，只要严审嫌犯就能得到自白。ムツミ先说本格推理重证据和公平，是对冤案的回应，随即按官方立场宣称警方不会出错。フタバ和イツキ也认了错，只有ハツコ拒绝。她说警察也不可能知道一切，拷问可能让最先认罪的人背上别人的罪。
モモカ播放录像。前晚，吃不下番茄的ミツコ晚餐却只有满盘满碗的番茄。她把番茄分次倒进中央牢房的马桶，违反了不得剩饭的规定。モモカ只许ハツコ答是或否，逐项问她：餐具要回收，寝具会检查，洗脸池也藏不了番茄。ハツコ想说看守故意逼ミツコ违规，却按自己刚提出的证据标准，承认录像证明违规，只能同意处罚。シオリ带来更多番茄，强行塞进ミツコ嘴里，又捆住她的手脚，封住嘴。イツキ抗议暴力，チヅル却只罚シオリ唱歌，还让全员连坐。ムツミ担心ミツコ被番茄或呕吐物噎住，要求医生。モモカ拒绝，将她一只手铐在铁栅上，逼她昼夜抄写国营广播。シオリ带ハツコ到倒番茄的中央牢房。チヅル把禁读推理比作禁止杀人，说违禁就该受罚，逼ハツコ清理马桶。ハツコ脱下身上唯一的白衣，用它和手指擦洗便器，承认读推理小说是罪。チヅル要她用嘴清理，她答应服从。
第七天，ハツコ反复写反省文，在镜头前否定自己曾主张的自由与程序正义。ムツミ仍被铐着抄写国营广播，不断要求为ミツコ请医生。ミツコ仍被捆着，拒吃番茄。镜头仍在拍ハツコ，广播却突然中断，接着传来巨响，反省室随之震动。她听出声响先于震动，怀疑又是人为制造的舞台效果。显示器上出现联军总司令和另一半日本的首相。首相宣布联军已登陆，拘捕了独裁政权首脑，承诺恢复自由与法治。ハツコ想到，读禁书或许不再有罪，牢内的权力也可能倒转。フタバ推倒モモカ，イツキ夺来钥匙，解开ムツミ的手铐。フタバ逼昔日看守称她“大人”，又命シオリ取来胶带、番茄、排球、盛过厕所水的杯子、硬凳。ハツコ提醒她，チヅル和モモカ原本只是按安排扮演看守。トオノ从观众席要求停演，怕学生和教师都无法收场。タダノ说她料到学生可能脱离剧本，却不知结局会怎样。她决定继续看，让学生自己选择。
フタバ把チヅル和モモカ绑在凳上，规定被告发言须先获准，照搬看守先前的管教。イツキ说折磨无力反抗之人不算审判，フタバ却逼她用排球击中モモカ，才肯宽恕モモカ。ミツコ又把番茄强塞进モモカ嘴里，用胶带封住她的嘴。ムツミ拒绝参与，シオリ被迫往自己头上浇厕所水。轮到チヅル时，フタバ要ハツコ处罚她，ハツコ还在犹豫，ミツコ已从チヅル腰间拔出手枪，逼大家去中央牢房。ミツコ逼チヅル重复ハツコ受过的羞辱，清理便器。チヅル先后用领巾和手指擦洗，刚要用嘴，ハツコ便喊停。她请ミツコ放下枪，让大家重新做回同学。ミツコ一度放低枪，却突然瞄准被缚的モモカ。枪响时，チヅル跃起，用身体挡住子弹。她承认也读过禁书，既怕书中的思想动摇国家，又嫉妒ハツコ敢公开承认爱书，才主导虐待。ミツコ以为自己杀了チヅル，又把枪口放入口中开枪。ハツコ问是谁杀了チヅル和ミツコ。
钢琴响起，幕布落下。叙述中的“我”这才从角色回到青山初子。原来先前七天的监狱，都是文化祭舞台上的戏。大礼堂亮灯，初子看钟，彩排用了 2 小时 35 分。千鶴中枪倒地只是演出，血是道具，枪声和闪光也是舞台效果。八名演员本是一起读禁书的朋友。初子私改剧本，原本以ハツコ悔改自白收场，如今多了联军胜利和人民审判。众人讨论角色是否可信，教头唯野和文艺部顾问遠野登台，遠野要求删除可能招祸的彩排录像。初子这才发现陸美已在中央牢房，美津子还倒在厕所前。陸美说，死的不只是剧中角色シロムラミツコ，演员白村美津子也死了。按剧本，美津子把枪口放入口中扣动扳机，枪声和闪光应由舞台制造，便器上的血糊是道具，她头上的伤口却是真的。
唯野确认子弹贯穿美津子的头部。いつき提出三种可能：美津子自行装弹自杀，别人装弹让她照剧本开枪，子弹意外装入。双葉指出，礼堂始终上锁，彩排期间无人出入，里面只有八名演员和两位教师。若是谋杀，凶手就在其余九人中。遠野怕私改剧本曝光，主张毁掉录像，把死亡谎报成军训意外。唯野准许学生调查。
小说以禁止阅读推理小说的军事化日本为舞台，让原本亲密的少女在看守与囚犯的位置上逐渐失去信任。前半的羞辱与洗脑令人窒息，也因残酷和冗长而难读。将近 500 页的小说直到最后 150 页才出现真正与推理相关的剧情，排除法确定凶手有些像逻辑题，切入点缺乏新意。