Kirino Kousaka encarna a estudante ideal com uma aparência igualmente fascinante. Suas notas são quase perfeitas e, para cobrir suas despesas pessoais, ela trabalha como modelo profissional ao lado de sua melhor amiga Ayase Aragaki, que abomina mentirosos e tudo o que é otaku. Mas o que Ayase não sabe é que Kirino guarda um segredo profundo e arraigado que logo será revelado.
Um dia, em casa, Kyousuke, o irmão perfeitamente normal de Kirino, se depara com um jogo erótico que pertence a ninguém menos que sua irmãzinha aparentemente impecável. Com sua reputação em jogo, Kirino coloca uma ordem de mordaça em seu irmão e, ao mesmo tempo, o apresenta ao mundo do eroge e do anime. Por meio de Kirino, Kyousuke conhece a lolita gótica Ruri Gokou e a otaku de óculos Saori Makishima, dando início a um estilo de vida totalmente novo. Mas à medida que ele se envolve cada vez mais na vida secreta de sua irmã mais nova, fica muito mais difícil mantê-la em segredo.
