小学五年生の白石しおりは、本が大好きな女の子。 　ある日の放課後、学校の図書室でページがすべて白紙になった『桃太郎』を拾い、本棚の間に現れた不思議な通路から、物語の異常を修復する「裏図書館」へ迷い込む。 　そこで、桃太郎が本から現実世界へ抜け出したことを知らされ、しゃべる猫のミルとともに見習い司書として捜索することになる。 　町で鬼を探して騒動を起こす桃太郎は、しおりの説得にも「帰らない」と言い張る。 　さらに『赤ずきん』『金太郎』『シンデレラ』『ジャックと豆の木』からも登場人物が次々と抜け出す。 　彼らはそれぞれ物語への悩みを抱えていた。 　しおりとの対話を通じて帰ることを選ぶが、なぜか帰ることが出来ない。 　原因を探るため、しおりたちは物語の状態を映す「鏡本」から『桃太郎』の世界へ入る。 　そこでは世界の一部、登場人物たちが消え、失われた文章が紙片となって散らばっていた。 　しおりたちは紙片を集めることで世界を修復。 　物語を修復したあと、桃太郎は、鬼退治の先に何があるか分からなくても、これから自分で見つければいいと気づく。 　その選択に応えるように本から新しい一文が生まれ、桃太郎は自らの意思で物語へ帰る。 　ほかの登場人物たちもそれぞれの物語へ戻り、事件は解決。 　しおりは見習い司書を続けることを決め、桃太郎と再会。 　新たな物語の異常へ共に立ち向かう。