Rito Yuuki reste incapable de progresser ou de s'engager dans ses sentiments pour son béguin Haruna Sairenji et la princesse extraterrestre Lala Satalin Deviluke. Pendant ce temps, la petite sœur de Lala, Momo, développe également des sentiments pour Rito et entreprend de construire un harem pour lui, espérant se tailler une place dans sa vie amoureuse.
Pour y parvenir, elle est transférée dans son école et soutient secrètement toutes les potentielles amoureuses de Rito, allant même jusqu'à en chercher de nouvelles—y compris l'assassine extraterrestre récemment inscrite Konjiki no Yami, connue sous le nom de « Yami », qui reporte sa prochaine prime à cause de lui. Cependant, la petite sœur de Yami, Kurosaki Mea, vise à forcer Yami à reprendre son rôle d'assassine.
To LOVE-Ru Darkness fait suite aux événements de To LOVE-Ru, introduisant de nouvelles filles, de nouveaux adversaires, et des situations encore plus osées.