Ну не может моя сестрёнка быть такой милой

17-летний Кёсукэ Косака давно не разговаривал со своей младшей сестрой Кирино, которой 14 лет. Причина этого остаётся загадкой даже для него самого. С какого-то момента Кирино начала избегать его, отвечая на все попытки общения холодным молчанием и странными взглядами. Казалось, их отношения навсегда ушли в тупик, и восстановить их уже невозможно.

Однажды Кёсукэ случайно находит в доме DVD с обложкой махо-сёдзё. Вопрос о том, чьё это может быть, не даёт ему покоя. Родители явно не поклонники таких вещей, а Кирино, которая работает моделью, выглядит слишком "нормальной" для таких увлечений. Но когда Кёсукэ открывает диск, он обнаруживает под обложкой эроге под названием «Imouto to Koishiyo!», что переводится как «Любовь с младшей сестрёнкой». Попытка выяснить правду за ужином заканчивается провалом: никто в семье не признаётся в принадлежности диска, а отец, убеждённый противник отаку-культуры, лишь строго смотрит на сына.

Ночью Кёсукэ внезапно просыпается от пощёчины со стороны Кирино, которая требует, чтобы он шёл с ней в её комнату. Там она неожиданно признаётся, что диск принадлежит ей, и раскрывает свою тайну: она — тайная отаку, увлекающаяся махо-сёдзё и хентайными играми. Более того, её особенно интересуют темы, связанные с любовью между братом и сестрой. Так начинается неожиданное и тревожное воссоединение между Кёсукэ и его сестрой, которое навсегда изменит их отношения.