„3D Kanojo: Real Girl” to wzruszająca opowieść o nieśmiałym otaku, Hikarim Tsutsuim, którego życie kręci się głównie wokół gier, anime i samotności. Wszystko zmienia się, gdy chłopak zostaje przydzielony do sprzątania basenu z piękną, lecz cieszącą się złą sławą szkolną buntowniczką, Irohą Igarashi. Mimo początkowych niechęci decydują się spróbować być parą. Jednak ich związek napotyka poważną przeszkodę – za pół roku Iroha ma się przeprowadzić z powodu pracy ojca. „3D Kanojo: Real Girl” eksploruje wyzwania młodzieńczej miłości, konfrontację ze szkolnymi uprzedzeniami oraz przełamywanie własnych barier. Seria łączy komedię, dramat, romantyzm oraz elementy coming-of-age, przedstawiając jak różne osobowości mogą wzbogacić wzajemnie swoje światy.