Résumé : Kyosuke Kosaka, un étudiant normal de 17 ans vivant à Chiba, ne s'entend pas avec sa sœur cadette Kirino depuis des années. Aussi longtemps qu'il se souvienne, Kirino a ignoré ses allées et venues et le regardait avec des yeux méprisants. Il semblait que la relation entre Kyosuke et sa sœur, qui a maintenant quatorze ans, continuerait ainsi pour toujours. Cependant, un jour, Kyosuke trouve un boîtier de DVD d'un anime de magical girl qui était tombé dans l'entrée de sa maison. À sa grande surprise, il trouve un eroge caché dans le boîtier, et apprend bientôt qu'à la fois le DVD et le jeu appartiennent à Kirino. Cette nuit-là, Kirino amène Kyosuke dans sa chambre et se révèle être une otaku avec une vaste collection d'anime moe et d'eroge basé sur le thème de "sœur cadette", qu'elle collectionne en secret. Son frère devient vite le confident de Kirino pour son hobby secret. La série suit alors les efforts de Kyosuke pour aider sa sœur à concilier sa vie personnelle avec ses hobbies secrets, tout en rétablissant leur relation brisée et accepter leurs véritables sentiments l'un pour l'autre.