Kirino Kousaka encarna o aluno ideal com olhares igualmente fascinantes. 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 todas as coisas otaku. Mas o que Ayase não sabe é que Kirino guarda um segredo profundo e arraigado que logo será trazido à luz. Em casa, um dia, Kyousuke, o irmão perfeitamente mediano de Kirino, se depara com um jogo erótico que pertence a ninguém menos que sua irmã mais nova aparentemente impecável. Com sua reputação em jogo, Kirino coloca uma ordem de mordaça em seu irmão ao mesmo tempo em que o apresenta 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 torna cada vez mais envolvido na vida secreta de sua irmã mais nova, torna-se muito mais difícil manter em segredo.