Masamune Izumi est un auteur de light novels. Il travaille en commun avec un mystérieux illustrateur qui se fait appeler « Eromanga Sensei ». En parallèle, Masamune vit seul dans un petit appartement avec sa jeune sœur, Sagiri, une Hikikomori. En effet, celle-ci ne sort jamais de sa chambre et exige de se faire nourrir par son frère. Ne supportant plus cette situation, Masamune oblige un jour Sagiri à quitter son refuge. Il fait alors une découverte qui va bouleverser sa vie : le fameux Eromanga Sensei n’est autre que sa sœur.
