美术大学学生南山高寿与福寿爱美电车相遇，他鼓起勇气向女孩表白。在一起后，高寿慢慢发现两人原是旧识，而女孩身上，也隐藏着诸多秘密。

　　碧海蓝天、安逸舒适的港口城市杜王町，在过去三年里相继发生离奇诡异的死亡事件。一时间天堂变成地狱，人人自危。废柴男生广濑康一（神木隆之介 饰）上学路上遭到不良少年刁难，不过却由此结识了同班同学东方仗助（山崎贤人 饰）。留着飞机头的东方仗助拥有神秘的“替身”，这让他和他人截然不同。他通过“替身”制止了一场便利店抢劫案，结果反被连续杀人事件的制造者安杰洛——片桐安十郎（山田孝之 饰）盯上。不久后，名叫空条承太郎（伊势谷友介 饰）的男子来到杜王町，东方由此知道了自己的身世。与此同时，名叫虹村形兆（冈田将生 饰）且拥有替身能力的男人露出了他的爪牙，一场大战在所难免……
　　本片根据荒木飞吕彦的同名漫画改编。

　　『劇場版 ひみつ×戦士 ファントミラージュ！ 〜映画になってちょーだいします〜』が2020年7月23日に公開予定。2019年11月17日のライブビューイングイベントで発表された。主題歌はGirls2の「ABCDEFガール」。
　　当初は5月1日より公開予定であったが、2019新型コロナウイルス感染拡大を受け、公開延期となったことが4月7日に発表され、その後、公開日が7月23日に決定されたことが6月23日に発表された。
　　監督はテレビシリーズ総監督の三池崇史が担当。劇場版としてのボリュームアップを図りつつも、映画でテレビシリーズと違うことをやろうとする悪しき慣習を捨てることを標榜し、テレビシリーズ視聴者に違和感を抱かせないことを重視している。OLMプロデューサーの井上文雄は、客層は異なるが、ジェットコースター展開の末に「愛」を結末に持ってくる点は三池の前作『初恋』と共通するものであると評している。