„3D Kanojo: Real Girl” to anime opowiadające o Hikari Tsutsui, nieśmiałym chłopcu zainteresowanym grami wideo i animacjami, który jest wyśmiewany i ignorowany przez swoich rówieśników. Ma tylko jednego przyjaciela, Yuuto Itou, który jest równie zafascynowany światem gier. Życie Tsutsui zmienia się diametralnie, gdy spotyka Iroha Igarashi – dziewczynę o złej reputacji. „3D Kanojo: Real Girl” to historia tych dwojga odrzutków – chłopca, który boryka się z nieznanych dotąd uczuciami i dziewczyny, zdecydowanej pomóc mu wydostać się z otoczki.