“Sindrom Pubertas” merupakan sebuah sindrom aneh yang hanya dimiliki oleh orang-orang disaat masa puber. Sakuta Azusagawa, suatu hari ia bertemu dengan gadis bernama Mai Sakurajima yang merupakan kakak kelasnya sekaligus seorang aktris yang saat ini sedang hiatus. Mai merupakan salah satu gadis yang memiliki Sindrom Pubertas tersebut, dia nampak seperti gadis bertelinga kelinci. Namun keanehan yang dimiliki Mai hanya bisa dilihat oleh Sakuta. Karena itulah Sakuta dan Mai akhirnya bekerja sama untuk mencari tahu lebih dalam tentang “Sindrom Pubertas”. Selain itu, dalam perjalanannya memecahkan sindrom tersebut, perlahan Sakuta juga bertemu dengan gadis-gadis yang memiliki Sindrom yang sama seperti Mai. Bagaimanakah kisah selanjutnya?