ケメコの正体は実は特殊強化スーツで、中には三平太の初恋の女の子に似た少女が入っていた。三平太は、10年前の写真を突きつけて初恋の少女なのかどうかを確かめようとするが、少女はあっさり否定してケメコに乗り込んだまま三平太に迫りまくる。そんなふたりの様子を三平太の超真面目な妹・タマ子が目撃してしまい、三平太が女の子を部屋に連れ込んだと勘違いしたタマ子はキレまくって三平太に襲いかかるが…

相変わらず三平太の部屋に居候しているケメコだが、なぜか教育実習生として三平太の学校にもやってきてしまう。三平太を一日中敵から守るためだというが、授業そっちのけで教室でも三平太を追いかけ回すケメコに、密かに三平太を想っているイズミは動揺を隠せない。そんなケメコとイズミの衝突(?)に振り回される三平太の前に、さらに黒装束を着た謎の女・リョーコまで現れて、｢十年前にお前の身体に宿された力を見せろ｣と迫ってくる。

三平太を襲った謎の女が、翌日なぜか学校の三平太の後ろの席に座っていた。実は、入学以来一度も登校したことのないクラスメイト、“黒崎リョーコ”だったのだ。驚き怒る三平太だが、クラスメイト達はなんの抵抗もなくリョーコを受け入れてしまう。一方、教育実習生ケメコの一存で、突然一日プール実習となり女子高生水着運動会と化してしまった授業で、三平太がおかしくなりはじめたのはケメコのせいだと思い込んだイズミは、ケメコに水泳で勝負を挑む。

三平太の母・ふみ子は、締め切りを過ぎた漫画原稿をケメコの超人的なアシスタントでなんとか仕上げ、そのお礼にと映画のチケットを2枚、ケメコにプレゼントする。そして三平太を脅迫し無理やりケメコとデートさせようとする。脅された三平太は渋々ケメコに付き合い町に出るが、ガイドブック通りのデートスポットを回ろうとするケメコは、案の定、行く先々で問題を起こしまくり、嫌気がさした三平太は映画だけを見て帰ろうとする。しかし、気づくと目の前にケメコの中の少女が立っていて…

ついに夏休みが始まり、早川はイズミ達に旅行の計画をもちかける。三平太とイズミをくっつけようという心づもりだが、ケメコが無理やり割り込んできて結局一緒に行くことになってしまった。イズミとケメコの妙な張り合いにふりまわされそうになった三平太はあわてて家に逃げ帰るが、家にはケメコそっくりの特殊強化スーツ“キリコ”が三平太を待ち構えていた。“キリコ”の中には、“ヴァニラ”という美少女が乗っており、自分はミシマ電機の専務取締役だと名乗る。

早川と一緒に旅行用の水着を買いに行ったイズミ。三平太とのロマンスを妄想しながら、早川の選んだセクシー系水着を試着していたが、突然店の中で倒れてしまう。実は、風邪で高熱を出していたのだ。早川に泉が大変なことになったと聞かされた三平太は、あわててイズミの家にかけつけるが、ただの風邪と知りひと安心する。しかし、三日後に迫る旅行を前に、風邪が治るには1週間はかかると診断されているイズミは密かに落ち込んでいた。

ヴァニラ達は5日後の三平太との約束の日を前に“邪魔者”を片付けようと画策し、ひとりの少年を“邪魔者のもとに送り込む。一方、ケメコが町内のラーメン屋のチャレンジメニュー・特大激辛ラーメンに挑戦することになり、三平太を除くクラスメイト達は大盛り上がりだが、三平太はいつも通り乗りついていけず店を出る。そこへリョーコが通りがかり、三平太は財布を忘れたリョーコに昼食をおごるはめになってしまったが、この機会にリョーコが何者なのかを聞こうとする。今日一日自分を楽しませてくれたら教えてやってもいいという意味深なリョーコの態度にふりまわされる三平太だが…。

ついに早川の別荘にやってきたケメコ達。三平太は幼なじみとしてしか見ていなかったイズミの水着姿に、急にどぎまぎしてしまう。三平太とイズミのいい感じの雰囲気に、エムエムはケメコの中から出てひとり落ち込む。実はエムエムも水着を着てきていたのだ。しかし誰に見せるわけでもないのだからと着替えようとしたその時、イズミがやってきてしまい、あわてて逃げたエムエムはケメコの中に戻れなくなってしまう。三平太はエムエムをうまくケメコの中に連れ戻そうとするが、別荘に戻る途中ふたりは落とし穴に落ちてしまい、そこにはなぜかメイド服の少女“ミウラ”が待ち構えていた。

早川の別荘で過ごすバカンスも残すところ一日となり、早川は、最後の夜に隣の島で行われる花火大会を見に行こうと皆に提案する。全員浴衣に着替え向かった花火大会だが、早川はさりげなくリョーコとリョータ、イズミと三平太をそれぞれふたりきりにして様子を窺おうとしていた。しかし、イズミは三平太とふたりきりになった途端子供の頃のふたりの思い出が蘇り、恥ずかしくなり逃げてしまう。そして、残された三平太の前に、今度は浴衣姿のエムエムが現れ…。

ケメコ(エムエム)が現れてから、渋々とはいえ平凡な(?)同居生活を送ってきた三平太だが、エムエムが何者なのかが気になり続けていた。そして、とうとうエムエムの正体を教えてくれるというヴァニラとの約束の日になり、三平太はヴァニラに会う前にエムエム本人から話を聞き出そうとするが、いつも通りエムエムははぐらかして逃げてしまう。仕方なく意を決してヴァニラとの約束の場所に向かう三平太。しかし、三平太は待ち構えていたヴァニラ達に睡眠薬で眠らされ、連れ去られてしまう。

ヴァニラに連れ去られた三平太を助けようと、ケメコ(エムエム)はリョーコとともにミシマビルに突撃する。エムエム(ケメコ)はリョーコのことなどお構いなしにひたすら突進していくが、リョーコはリコの攻撃にあい足止めを食らってしまう。一方、エムエムが、父親である科学者・三志摩宗一郎を亡き者にしその発明を奪い去った宗一郎の娘だということを聞かされ動揺する三平太。そこへエムエムが現れ、ついにキリコ(ヴァニラ)とケメコ(エムエム)の死闘が始まった――!!