《虫之歌》中的“虫”是一种异型怪物，在给予这些“附虫者”（虫凭き）超能力的同时，作为代价给“附虫者”带来了世人的恐惧和憎恨，乃至要被从社会上抹杀的境地。故事要从高校生药屋大助在转校初日与一个名为杏本诗歌的少女相遇开始。一脸忧郁的弱气LOLI诗歌是从收容“附虫者”的极秘组织“GARDEN”中出逃的逃亡者，大助立刻接收到好人共鸣，决定帮助她。而负责将“附虫者”从世间抹杀的政府机关“特别环境保全事务局”简称“特环”则派出了杀手追杀诗歌。
实质上“特环”其实也是由一些得到一定程度自由保障的“附虫者”组成，与其他“附虫者”不同的是，“特环”的“附虫者”与普通的“附虫者”不同，他们是拥有“火种”的特殊能力，并分为“同化型”、“分离型”、“特殊型”“附虫者”的“异种”，根据其危险性被排成1-10号，也就是说被指定为“1号”的就是最强的“特环”杀手。另一方面，“虫”的特性在赐予“附虫者”超能力的同时会吞噬宿主的梦境，而将宿主的梦境吞噬干净之后就是宿主的死期。那最终大助与诗歌，还有“特环”的异种“附虫者”最终的命运是？