峰之原高中的二年級學生梓川咲太，某一天，在圖書館裡和兔女郎相遇了。其真實身份是停止活動的國民級女演員，和咲太同所高中的三年級學生 —— 櫻島麻衣。雖然麻衣的打扮很引人注目，但卻不知為何周圍的人卻看不見她。麻衣對咲太說絕對不要和她扯上關係，然而他第二天在車站的月台上跟她打了招呼。然後咲太得知了在麻衣身上發生的不可思議的現象。

為了探蕁麻衣的思春期綜合症的原因，咲太和麻衣決定嘗試一次約會。在約定當天，正在前往藤澤站的咲太在幫助迷路的小女孩時，被一個少女誤認為是變態，而使得他遲到了許久才與麻衣見面。好不容易得到麻衣的原諒，兩人開始約會，這時麻衣卻決定改變目的地，把咲太帶到了七里濱那裡……

即使離開了藤澤來到大垣，也沒有一個人記得櫻島麻衣。回到學校的兩人從雙葉理央那裡得知，學校裡除了他已經沒有人還記得麻衣。咲太聽聞某個假設說，是某種行為引發了人們會逐漸忘記麻衣的現象，而努力嘗試保持自己對麻衣的記憶。看到那樣的咲太，麻衣也做出了某個決定……

在解決麻衣的思春期症候群後不久，咲太又遭遇到了新的不可思議的現象。某一天的日子一直在週而復始，明天無法到來。向理央商量了之後，咲太得知了某種假設說，重複著同一天的某個人物 ——「拉普拉斯的惡魔」的存在正是其中原委。

因為被誤認為正在和咲太交往，使得朋繪被朋友喜歡的對象告白的麻煩問題就此解決了。而事後朋繪也拜託咲太繼續扮演她的戀人。咲太雖然覺得對麻衣過意不去，但又無法對害怕在班上失去容身之處的朋繪置之不理，最後笑太勉為其難地答應繼續扮演朋繪的戀人一陣子……

和朋繪約定要假扮戀人的第一學期，終於迎來了最後的一天。在七里濱結束了最後的約會，以「咲太總是對麻衣唸唸不忘所以朋繪把他甩了」這一設定打算分手的兩人，本以為這下問題總算能得以解決……

漫長的六月和七月終於結束，咲太終於得以和麻衣正式交往，卻因為麻衣忙於工作而總是不能相見。在鬱悶中打著臨時工的咲太，在店裡遇見了剛結束完工作的麻衣。作為一段時間沒有陪咲太的補償，麻衣對咲太做出了某個提議，咲太開心地接受並迅速結束了工作。然而在回家的路上，兩人卻在繁華街上目睹了理央走進網吧的一幕。覺得事有蹊蹺的咲太在跟蹤了一段路後，被理央告知了某個令人震驚的事實。

理央因為有另外一個自己存在而不得已暫時寄宿在咲太家中。同時另一個理央在 SNS 上投稿了令人驚訝的自拍照。從上里沙希口中得知此事的咲太決定再次和理央談一談。為了瞭解她為何做出此舉，以及為瞭解決青春期症候群而兩邊打聽的咲太，得知了兩個理央各自的煩惱……

咲太因為麻衣被事務所下了約會禁止令且忙於藝人活動而始終無法與她見面。好不容易到了第二學期，咲太滿心歡喜地在家門口遇見麻衣，卻被一句「你是誰」而僵在原地。在確認情況後，他得知麻衣和她的妹妹豐濱和香的身體發生了交換。於是，在思春期症候群解決前，麻衣是和香、和香是麻衣的混亂日子就此開始……

冒充著著名女演員櫻島麻衣的和香在拍攝PV時因為突發的不適應而讓自己的自卑感更加嚴重了。之後兩人交換身體的日常還在繼續，終於來到了麻衣頂替和香去參加偶像組合「甜蜜子彈」演唱會的日子。手上有門票的咲太和和香決定去現場看麻衣……

在解決和香的思春期症候群後，咲太以為好不容易能和麻衣開始正常戀人的生活，卻被人突然爆料麻衣有男友這件事。於是麻衣在主演電影的記者見面會上做出了充滿誠意的解釋，風波得以完美解決。此時，楓也在看著電視上的轉播，決心寫下今年的新目標，為了咲太而繼續努力。在楓的筆記裡，赫然寫有「去學校」這樣一句話……

在七里濱遇見兒時玩伴 —— 鹿野琴美的楓卻說出不認識她。以此事為契機，楓向咲太、麻衣以及和香全盤道出了自己沒有記憶，以及兩年前那個事件的過程。在遇見琴美的翌日，楓雖然還在努力練習去學校，卻突然……