故事舞台为苇原町的“创圣学院(創聖学院)”，学院分为两个学部，一为明治时代以来的女校“创圣女学院”学部，俗称“完美(フローレス)”(来是由钻石的净度级别FL(Flawless)，指无瑕，是最高级的净度);二为近年创立的男女校“创圣一般学部”，俗称“细微(スライトリー)”(同是来自钻石的净度级别，指微瑕疵的SI1和SI2(Slightly Included)，比FL低数级)。前者是校风严肃的传统名门学校，后者是自由度高、理念革新的学校，两者几乎相反。而男主角泉户裕理则是属于一般学部，并且是八衢神社宫司泉户裕导的儿子，并有几乎如亲妹妹一样的小鸟游由美奈。

裕理与友人河合亚芽里和要三九郎一起度过升上三年级前的春假，当时学院正进行操场的扩充工程，其间发掘到刻有奇异文字的遗迹，其文字就是裕理家中神社所奉祀的神祇“太转依(太転依(たゆたい))”。但学院鉴定遗迹并无价值而继续工程。数日后开学仪式的当日，裕理被女学院学部如月美冬质疑是阻止扩充工程的人，裕理虽自身知道无关系，但不能辩驳而逃走。裕理认为破坏遗迹恐怕会有灾难发生，遂于深夜潜入学院，进行转换神祇灵魂的仪式，名为“绮久罗美守毘卖(綺久羅美守毘売(きくらみかみのひめ))”、看上去如神一般的纯白灵体立刻出现，并述说约五百年前人类与太转依的共存问题，最后“化成”另一位有狐狸耳和尾的小女孩。之后裕理替其取名为“真白(ましろ)”。

“真白(ましろ)”需要通过睡眠才能回复力量，于是来到八衢神社。

“我的妹妹绝不会叫人起床、做早饭、洗衣服；不仅这样，近期非常藐视我，还把我当笨蛋看待，也完全不理会我，也不听我讲话。像这样贤妻良母的举动，是不可能发生的。还有，要我继续说的话，我的妹妹哪有这么可爱！”抱着这个想法的哥哥高坂京介（17岁）和妹妹高坂桐乃（14岁）兄妹两人的关系近几年处于代沟的状态，京介认为这种关系今后可能会一直持续下去。某日在门口捡到从来没看过的魔法少女动画《星尘☆小魔女梅露露》（星くず☆うぃっちメルル）的DVD盒子，里面竟然不是动画的DVD，而是成人游戏《和妹妹谈恋爱吧?》（妹と恋しよっ?）的光碟。京介在晚餐时用梅露露的话题试探谁是光碟的物主，得到父母充满偏见的否定意见以及桐乃的不安表情。发生许多事情后桐乃说出自己的一切，得知原来自己的妹妹迷上萌系动画以及美少女游戏中的妹系角色。得知桐乃这不为人知的天大秘密后，京介平凡、庸俗的人生就在今晚开始新的变化。

企业/组织

艾莉丝+（ありす+（ありすプラス），Alice+）

在本作中登场的成人游戏“萌妹梦工场EX系列”、“真妹大歼SISCALYPSE” 的制作公司。曾在夏Comi开设企业摊位。在动画版中，艾莉丝+所制作的游戏盒子以过场形式登场。

宅女集合（ァクっ娘あつまれー）

由沙织开设的女性专用SNS社群。成员人数大约20人。为了解决桐乃的烦恼，京介按照麻奈实的提案“在SNS中，和意气相投的网友作朋友”，向桐乃推荐。桐乃选择加入此社群，是因为害怕和年长的男性交朋友，而在这个社群的首页中，有“邀请各位参加茶会”的标题，即使成员有男生伪装混在里面，也没法参加茶会，因而觉得安心。

漂亮庭园（プリティガーデン）

位于秋叶原的女仆咖啡厅，是“宅女集合”第一次网聚的地点。

ETERNAL BLUE（エターナル?ブルー（ETERNAL BLUE））

化妆品公司。旗下产品价格十分昂贵。

田村屋

田村家经营的和菓子店。参看“田村家”。

MEDIASCII WORKS（メディアスキー`ワークス）

位于新宿的出版社。

手机i俱乐部（けーたいi倶楽部）

原作中登埸。

游戏研究会（ゲーム研究会）

京介学校的课外活动之一。主要活动为制作同人游戏。幽灵会员比较多。课室内，有所需的器材、软件及专门的书籍。这些都是会长弦之介打工赚钱买下来的。

与奶奶住在一起的中学二年级女孩可可娜，某一天遇到了不可思议的女孩帕皮卡，并和她踏上一同在“纯洁幻影/Pure Illusion”这个世界找寻“耳之碎片”的旅程。而当两人的冒险遭遇危机时，耳之碎片开始发光，给予两人变身的能力。