Handlung
Hikari Tsutsui findet Trost in der zweidimensionalen Welt, wo soziale Interaktionen viel einfacher erscheinen. Geplagt von seiner Ungeschicklichkeit und seinem Mangel an sozialen Fähigkeiten verliert er sich in Videospielen und Anime, nur um von seinen Klassenkameraden ständig verspottet und ausgeschlossen zu werden. Sein einziger enger Begleiter ist Yuuto Itou, ein Freund, der ebenfalls Katzenohren trägt und seine tiefe Besessenheit für Spiele teilt. Während er eine Nachsitzstunde wegen der Reinigung des Schwimmbeckens absitzt, trifft Hikari auf Iroha Igarashi. Trotz ihres furchteinflößenden Rufs versucht er, ihr aus dem Weg zu gehen, da er glaubt, dass eine Beteiligung an ihr nur zu Problemen führen wird. Iroha ist bekannt für ihre schonungslose Ehrlichkeit, ihre Unbeliebtheit bei den weiblichen Schülern und ihre Geschichte, mit Jungs zu spielen. 3D Kanojo: Real Girl folgt der Geschichte dieser beiden Außenseiter und konzentriert sich auf einen Jungen, der lernt, mit seinen neuen Gefühlen umzugehen, und ein Mädchen, das entschlossen ist, ihn aus seiner Komfortzone zu treiben.