Ну не может моя сестрёнка быть такой милой

17-летний Кёсукэ Косака несколько лет не общался со своей 14-летней сестрой Кирино. Причины разрыва отношений ему неизвестны, но в какой-то момент сестра начала избегать его и игнорировать попытки завязать разговор. Ситуация казалась безвыходной. Однажды Кёсукэ находит в доме DVD-диск с изображением волшебницы. Ни родители, ни сестра, работающая моделью, не выглядят как люди, интересующиеся аниме. При осмотре выясняется, что под обложкой находится эроге — компьютерная игра для взрослых с названием "Imouto to Koishiyo!" ("Любовь с младшей сестрёнкой"). Попытка Кёсукэ аккуратно выяснить, кому принадлежит диск, за обедом проваливается. Все члены семьи отрицают причастность, а отец, работающий в полиции и настроенный против отаку, выражает резкое неодобрение подобным вещам.

Той же ночью Кёсукэ просыпается от пощёчины, которую ему даёт Кирино. Сестра требует срочного разговора и ведёт его в свою комнату. Там выясняется, что найденный диск принадлежит именно ей. Кирино оказывается тайной отаку, которая увлекается аниме про волшебниц и эроге-игры хентайного содержания. Особый интерес у неё вызывают игры, сюжет которых построен на романтических отношениях между братом и сестрой. Раскрытие этого секрета становится отправной точкой для восстановления их общения и развития дальнейших событий.