Bagi Hikari Tsutsui, kehidupan dalam dunia dua dimensi jauh lebih sederhana. Secara sosial tidak kompeten dan canggung, ia membenamkan dirinya dalam permainan video dan anime, hanya untuk diejek dan diasingkan oleh teman-teman sekelasnya. Berbagi kesedihannya adalah Yuuto Itou, satu-satunya temannya, yang memakai telinga kucing dan sama-sama terobsesi dengan dunia permainan. Setelah dipaksa untuk membersihkan kolam sebagai hukuman karena datang terlambat, Tsutsui bertemu Iroha Igarashi, tetapi ia berusaha untuk menjauhkannya, karena ketenarannya mendahuluinya. Terus terang terus terang, dibenci oleh teman sekelas perempuan, dan terkenal karena bermain-main dengan anak laki-laki, Tsutsui percaya bahwa terlibat dengannya akan menyebabkan masalah. 3D Kanojo: Real Girl adalah kisah yang berputar di sekitar dua orang buangan ini