A rara e inexplicável Síndrome da Puberdade é considerada um mito. É uma doença rara que afeta apenas adolescentes, e seus sintomas são tão sobrenaturais que quase ninguém a reconhece como uma ocorrência legítima. No entanto, o estudante do ensino médio Sakuta Azusagawa sabe por experiência própria que ela é muito real e, por acaso, é bastante comum em sua escola. Mai Sakurajima é uma estudante do terceiro ano do ensino médio que ganhou fama na juventude como atriz mirim, mas recentemente interrompeu sua promissora carreira por razões desconhecidas do público. Com uma aura de inacessibilidade, ela é bem conhecida em toda a escola, mas ninguém ousa interagir com ela — isso até que Sakuta a vê vagando pela biblioteca em uma fantasia de garota coelhinha. Apesar do traje, ninguém parece notá-la, e depois de confrontá-la, ele percebe que ela é mais uma vítima da Síndrome da Puberdade. Enquanto Sakuta tenta ajudar Mai em seu dilema, suas ações o colocam em contato com mais garotas afligidas pela elusiva doença.