第1話『You’re myself, I’m yourself』
叔父の家で1年間を過ごすことになった鳴上 悠。引っ越し先の稲羽市では、霧の中でアンテナに宙吊りになった惨殺死体が見つかった。奇妙な事件に小さな田舎町は騒然となる。そんな中、転校先の八十神高校では奇妙な噂が流行っていた。雨の日の夜0時にテレビ画面に映るという『マヨナカテレビ』。何気なく試してみた悠はクラスメイトの花村陽介、里中千枝と共に事件に関わる不思議な体験をする。
第2話『The Contractor’s key』
『ペルソナ』の力に目覚めた悠は、テレビの中の世界でクマと呼ばれる奇妙な着ぐるみと知り合う。翌朝、町ではまたも霧の中で惨殺死体が見つかる。マヨナカテレビと事件の関係を調べるため再びテレビの中に入る悠達。そこで陽介はシャドウと呼ばれるもうひとりの自分に出会う。
第3話『We are friends, aren’t we？』
マヨナカテレビに映しだされた雪子。翌日、雪子が失踪したことを知った悠はクマの協力を得て、陽介・千枝と共にテレビに映った城へと潜入する。そこで3人の前に姿を現したのは千枝のシャドウだった。心の闇を指摘された、千枝はシャドウを暴走させてしまう。
第4話『Somewhere not here』
新たにペルソナに目覚めた千枝を加え、悠達は再びテレビの中の世界を突き進む。雪子を救うため、獅子奮迅の活躍を見せる千枝。そんな彼女達の前に現れたのは、ドレスで着飾った“異質”な雪子だった。雪子の隠された想いを受け止めるため、千枝は雪子のシャドウに立ち向かう……。
第5話『Would you love me？』
千枝からの頼みによりバスケ部に仮入部することになった悠。そこで部員の一条 康やサッカー部の長瀬大輔、マネージャーの海老原あいと知り合うが、問題児とウワサされるあいのペースに悠は徐々に振り回されていく。そんな中、あいに恋愛相談を持ちかけられた事により、悠と彼らとの関係はおかしな方向へと向かっていく事に……。
第6話『I’ll beat you, and beat you good』
雪子救出以降新たな事件も起きず、悠はしばしの間平穏な学園生活を送っていた。ゴールデンウィークには家族3人で出かけると約束していたが、遼太郎に急な仕事が入ってしまう。みんなで出かけるのを楽しみにしていた菜々子は落ち込むが、千枝の発案で悠や陽介、雪子と一緒にジュネスで遊ぶ事に。大好きなジュネスではしゃぐ菜々子との仲を深める悠。しかし、マヨナカテレビに新たな人物が映った事で、事件は再び動き始める。
第7話『Suspicious Tropical Paradise』
マヨナカテレビに鮮明に映し出された巽完 二の姿に動揺を隠せない悠達。再び起きた失踪事件を解決するためにテレビの中に向かうが、クマにも完二の居場所はわからなかった。手掛かりを求めて街中で完二について訊き込みする事になった悠達は、そこで彼の知られざる一面を知る。
第8話『We’ve lost something important again』
完二が仲間に加わり、悠達は林間学校でつかの間の楽しいひと時を過ごす。そんな中、悠は事件の被害者である小西早紀の弟、尚紀と知り合う。事件以来、孤立してしまった尚紀は、姉と仲の良かった陽介や悠に対して思わぬ一言を発する。
第9話『No one sees the real me』
稲羽市出身のアイドル久慈川りせが電撃休養をテレビで発表し地元へと帰郷してきた。それと呼応するかのように、マヨナカテレビに映った女性の姿。その姿がりせに似ていると判断した悠達は、今度こそ事件を未然に防ぐためにりせの実家を監視する。そんな中、不審人物がりせの前に姿を現し、悠達は犯人を捕らえようとするのだが……。
第10話『Real Me Doesn’t Exist』
失踪したりせを救うためマヨナカテレビの中に入る悠達。一方、りせは自分の影を受け入れられずにシャドウを暴走させてしまう。その力に圧倒され、未だかつてない窮地に陥る悠達。絶体絶命のそのとき、彼らを救うためにシャドウの攻撃の前に立ちふさがったのはクマだった。
第11話『Catch Me If You Can』
新たに発見された遺体は、悠や陽介達の担任、諸岡金四郎のものだった。遺体発見の状況などは、以前の二件の殺人事件と酷似しているのだが、諸岡はマヨナカテレビには映っていなかった。マヨナカテレビを基軸に事件を追っていた悠達の推理は振り出しに戻ってしまい、途方に暮れる自称特別捜査隊のメンバー達。そんな彼らに。更に驚きの出来事が起こる!
第12話『It’s Not Empty At All』
警察の手によって容疑者が固まったことを、直斗から知らされた悠たち。事件解決はすぐそこまで近づいている。その夜、マヨナカテレビに映った見覚えのある人物……。『捕まえてごらん』と挑発めいた言葉を投げかけられ、テレビの中へと向かう一行。すると、そこはまるでテレビゲームのような世界だった。果たしてその人物の正体とは? 犯人の目的は何なのか?
第13話『A Stormy Summer Vacation 1/2』
事件は無事に解決し、平穏な日常を過ごしていた悠。だが、夏休みに突入してからの悠の行動には不可思議な事が多く、日を追うごと疲弊していく悠の様子に、菜々子は心配してしまう。一方、それぞれの夏休みを過ごしていた陽介達にも悠の行動を不思議に思い、菜々子の心配する思いに協力する事に・・・。
第14話『A Stormy Summer Vacation 2/2』
お気に入りの傘をなくした菜々子に、同じものを買ってあげようとする悠。しかし豪華な付録付きのその傘は意外と高価で、今の所持金では手が出せない。そうして困っていた悠は不思議な雰囲気を持つキツネに導かれるようにしてアルバイトを始める。そこから偶然にも繋がりは広がっていき、様々な町の住人との出会いが、絆として紡がれていく。彼の激動の夏休みの全てがここで語られる。
第15話『The Long-Awaited School Trip』
夏休みも終わり、待ちに待った修学旅行。今年は1・2年合同で、辰巳ポートアイランドへ行くことに。まだ事件に納得がいかない直斗は、八十神高校に転校して独自に捜査を続けている。旅行の間も独りで行動している直斗のことが、なんとなく気になる悠たち。直斗に声をかけ一緒に行動していくうちに、修学旅行の夜はとんでもない方向へと進んでゆく・・・。
第16話『Although the Case Was Closed』
直斗はテレビの報道番組で、事件についての独自の見解についてインタビューに答える。事件は終わったものと思っていた悠達の前に姿を現し、彼の推理を披露する直斗だったが、事件の当事者であった悠達との溝は埋まらないまま平行線をたどる。数日後、マヨナカテレビに映し出された直斗の姿を見た、悠達は、再びテレビの中へと足を運ぶのだった。
第17話『I Want to Know the Truth』
直斗の身を呈した行動により、事件がまだ終わっていない事が明らかになる。真犯人は一体誰なのか?直斗を仲間に加えた悠達は、あらためて事件と向かい合う。そんな中、直斗は事件の謎と同様に、マヨナカテレビ、そしてクマの存在についても同じく調べてみようと申し出る。
第18話『Anniversary to Become a Family』
ある日、菜々子の亡くなった母親の写真を発見する悠。母親の死後、悲しさと寂しさを抱えながら気丈に振る舞っていた菜々子だったが、父親の遼太郎が仕事に忙殺される中、ついにその気持ちは押さえきれずに溢れてしまい……。
第19話『It’s School Festival Day! Time to Have Fun!』
文化祭を一週間後に控えた八十神高校。悠達のクラスは｢合コン喫茶｣を催すことに。さらには、陽介の推薦により千枝、雪子、りせ、直斗が揃って“ミス八高”に出場することが決定。怒った千枝は、逆に悠と陽介、完二を“女装コンテスト”に推薦。そうして仲間全員のイベント出場が決まる中、悠は吹奏楽部のおちこぼれ少女の綾音と知り合う。
第20話『We’ll all meet at the AMAGIYA Hotel』
文化祭最終日、悠達は打ち上げと称して菜々子を連れて天城屋旅館に一泊することになる。温泉宿で繰り広げられる様々な出来事と、悠達が泊る部屋で聞こえる怪しい女のすすり泣く声……。そんな中、悠は旅館の跡取り娘として成長した雪子の一面を見ることに。
第21話『DON’T SAVE ANYONE ANYMORE』
悠宛に届いた謎の脅迫状。未だ得体の知れない犯人が自分達に迫っていることを実感し、緊張感を新たにする一同。しかし、脅迫状の存在を遼太郎に知られてしまい、事件との関わりを厳しく問い詰められる悠。そんな中、再び現れたマヨナカテレビに映し出された姿に、悠達は驚愕する。
第22話『It’s just like Heaven』
悠たちはついに犯人をつきとめたが、追いつめられた犯人は菜々子を引き連れテレビの中へと逃げ込んでしまう。急ぎ救出に向かった悠達は犯人を糾弾するがどこか話がかみ合わず、犯人は菜々子を抱えたままシャドウを暴走させてしまう。更にシャドウの能力によって同士討ちをさせられ、窮地に陥る悠達。
第23話『In Order to Find the Truth』
身近な人物から犠牲者を出してしまい、ショックを受ける悠達。感情を抑えられない陽介達は、犯人を密かに葬ることで事件に決着をつけようとする。しかし、すんでのところで我に返った悠は｢自分たちの目的は真相の解明だ｣と陽介たちを抑える。クマもどこかへ姿を消し、暗澹たる思いが悠達を包む……。
第24話『The World is Full of Shit』
｢すべての条件を満たす者が必ずこの町にいるはずです……｣これまでの情報を整理した悠たち。次第に浮かび上がってきた真犯人の存在。初めは半信半疑だったが、推理のピースが少しずつはまりはじめる……一方、みんなの前から姿を消したクマは、心に迷いを抱きつつも、とある場所を訪れていた。
第25話（最終回）『We Can Change The World』
ついに迎えた真犯人との直接対決。真犯人はなぜ事件を起こしたのか? その方法とは？ 悠は仲間たちと共に、様々な謎を秘めた連続殺人事件の真相に迫っていく。しかし、悠たちを嘲笑うように、これまでとは比べ物にならない凄まじい力を見せつけてくる真犯人。激しい戦いに挑む悠と仲間たち。果たして彼らは、求め続けた真実にたどり着けるのか……。
第26話（OVA）『True End Episode「No One is Alone」』
引越を翌日に控えた悠。しかし、彼にはまだやり残したことがあった。 明かされなかった真の敵との戦いが今始まる。
特別編『PERSONA4 the Animation -the Factor of Hope-』
全26話を約90分の物語に再編集した特別編。