Ну не может моя сестрёнка быть такой милой

Кёскэ Косаке живёт обычной жизнью старшеклассника и постепенно отдаляется от младшей сестры Кирино. Несколько лет назад дети были близки, однако по мере взросления Кирино стала вести себя так, будто брат ей совершенно не интересен. Девушка успешно учится, занимается спортом и пользуется большой популярностью среди сверстников, поэтому Кёскэ не понимает причины её холодного отношения. Их общение ограничивается короткими разговорами и бытовыми просьбами, а совместное время практически исчезает. Однажды Кёскэ случайно обнаруживает спрятанный в доме диск с эротической компьютерной игрой для взрослых.

Неожиданная находка становится причиной серьёзного разговора, поскольку Кёскэ понимает, что игра принадлежит Кирино. Он начинает подозревать, что за внешним образом идеальной ученицы скрывается совершенно другая сторона жизни сестры. Вскоре Кирино признаётся, что увлекается подобными играми и коллекционирует произведения с участием младших сестёр. Для девушки это хобби является тайной, которую она тщательно скрывает от родителей, друзей и школьных знакомых. Кёскэ обещает никому не рассказывать о коллекции и начинает помогать сестре справляться с возникающими проблемами. Благодаря этому между ними постепенно восстанавливается прежняя связь, хотя отношения остаются напряжёнными из-за характера Кирино.

Девушка регулярно обращается к брату за помощью, когда не может самостоятельно разобраться с очередной проблемой, связанной с её увлечением. Кёскэ помогает ей искать новые игры, участвовать в тематических мероприятиях и знакомиться с людьми, которые разделяют аналогичные интересы. Вскоре Кирино знакомится с Саори Бадзина и Рури Гокоу, известной под псевдонимом Куронэко. Саори организует встречи поклонников аниме и игр, поэтому Кирино получает возможность общаться с людьми, которым не нужно скрывать подобные увлечения. Рури относится к Кирино значительно прохладнее, поскольку между девушками сразу возникает соперничество. Кёскэ оказывается посредником между ними и пытается не допустить постоянных конфликтов.