Netoge no Yome wa Onnanoko ja Nai to Omotta?

Hideki Nishimura est un jeune homme qui a un jour avoué ses sentiments à quelqu'un en ligne, croyant s'adresser à une fille, pour découvrir ensuite qu'il s'agissait d'un garçon. Il garde cette expérience pour lui et décide de ne plus jamais faire confiance aux « filles » en ligne. Plus tard, une fille lui déclare sa flamme sur internet, et il découvre qu'il s'agit d'Ako Tamaki, une véritable jeune fille qui a du mal à faire la différence entre le monde en ligne et le monde réel, et qui éprouve des difficultés à s'intégrer socialement. Hideki et les membres de son groupe décident alors de l'aider à s'adapter.