Para o Hikari Tsutsui, a vida dentro do reino bidimensional é muito mais simples. Socialmente inepto e incômodo, ele mergulha nos videogames e no anime, apenas para ser implacavelmente ridicularizado e ostracizado por seus colegas de classe. Compartilhando sua miséria está Yuuto Itou, seu único amigo, que usa orelhas de gato e é igualmente obcecado pelo mundo dos jogos.
Após ser obrigado a limpar a piscina como castigo por chegar atrasado, Tsutsui encontra Iroha Igarashi, mas ele tenta se afastar dela, pois sua notoriedade a precede. Desavergonhada, detestada por colegas de classe femininas e infame por mexer com meninos, Tsutsui acredita que se envolver com ela não causaria nada além de problemas.
Kanojo 3D: Real Girl é uma história que gira em torno destes dois párias—um menino cheio de emoções que nunca experimentou antes, lutando para deixá-las nuas, e uma garota que se esforça para tirá-lo de sua concha.
[Escrito por MAL Rewrite]