可爱的阳光宅男——筒井光，是一个满足于动漫以及游戏中虚拟女孩的高中生。某一天，陷入和现充女色叶一起被罚清扫游泳池的窘境，打扮花哨又摆架子而且和男生关系混乱的百分百现充女?色叶谜样的急速接近！

In „3D Kanojo“ folgen wir dem jungen Otaku Hikari Tsutsui, der seine Zeit lieber mit Videospielen, Animes und Mangas verbringt, als ein aktives Sozialleben zu führen. So hat er auch nur einen wirklichen Freund, dem es da ganz ähnlich geht wie ihm selbst und es sollte auch keine große Überraschung sein, dass die beiden häufig zum Ziel für Spott und Hänseleien werden. Doch sein Glück sollte sich eines Tages ganz bedeutend wenden: Nachdem er während einer Schulstrafarbeit seine Mitschülerin Iroha Igarashi kennenlernt und dieser wegen seines Misstrauens Mädchen gegenüber einige grobe Worte an den Kopf wirft, war er sich sicher, dass auch sie ihn, wie alle anderen, schikanieren würde, doch nichts dergleichen geschah … Im Gegenteil, als er und sein Freund Itou mal wieder zum Ziel einiger Delinquenten werden, setzt sie sich gar für ihn ein!

Es dauert nicht lang, bis es ganz danach aussieht, als würde Iroha zu seiner ersten, echten „3D-Freundin“. Ist er dafür wirklich bereit?

高校三年生の筒井光（つつい・ひかり）はいわゆるオタク少年。ゲームやアニメの二次元の女の子さえいれば一人で生きていけると思っていた…。ところが、超絶３Ｄ（リアル）美少女・五十嵐色葉（いがらし・いろは）から、いきなり告白されて、お付き合いをすることに！ 奔放な色葉に振り回されながらどんどん好きになってしまう筒井だけど…。