Kirino Kousaka personifica o aluno 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 que é otaku. Mas o que Ayase não sabe é que Kirino guarda um segredo profundo e arraigado que em breve 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 irmã mais nova, aparentemente perfeita. Com sua reputação em jogo, Kirino impõe silêncio a seu irmão e, ao mesmo tempo, apresenta-o ao mundo do eroge e do anime. Através de Kirino, Kyousuke encontra a lolita gótica Ruri Gokou e o 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 cada vez mais difícil mantê-la em segredo.