17-летний Кёсукэ Косака давно не общался со своей младшей сестрой Кирино. Прошло уже несколько лет с тех пор, как они перестали общаться, и причина этому остаётся загадкой. Кирино, которая раньше была такой близкой, теперь избегает Кёсукэ, игнорируя все его попытки восстановить контакт. Взгляды сестры стали для него загадочными, а попытки разговорить её — бесплодными. Казалось, что отношения между ними разрушены навсегда.

Однажды Кёсукэ натыкается на странный DVD с махо-сёдзё на обложке. Вопрос о том, чья это может быть собственность, не даёт ему покоя. Родители явно не поклонники такого контента, а Кирино, которая работает моделью, казалось бы, тоже не могла быть заинтересована в таких вещах. Но под обложкой оказывается совершенно другая игра — эроге под названием «Imouto to Koishiyo!», что переводится как «Любовь с младшей сестрёнкой». Попытка Кёсукэ выяснить правду за ужином заканчивается неудачей: никто не признаётся в обладании диском, а отец, работающий в полиции и убеждённый противник отаку-культуры, лишь строго смотрит на сына.

Ночью Кёсукэ просыпается от резкого удара по щеке — это Кирино. Она требует, чтобы они поговорили, и зовёт его в свою комнату. Там выясняется шокирующая правда: диск принадлежит именно Кирино, и она — тайная отаку, увлекающаяся махо-сёдзё и хентайными играми. Более того, её особый интерес вызывают игры, где рассказывается о любви между братом и сестрой. Это открытие ставит Кёсукэ перед сложным выбором: как реагировать на тайну сестры и как восстановить их разрушенные отношения.