In „3D Kanojo“ folgen wir dem jungen Otaku Hikari Tsutsui, der seine Zeit lieber mit Videospielen, Animes und Mangas verbringt, als ein aktives Sozialleben zu führen. So hat er auch nur einen wirklichen Freund, dem es da ganz ähnlich geht wie ihm selbst und es sollte auch keine große Überraschung sein, dass die beiden häufig zum Ziel für Spott und Hänseleien werden. Doch sein Glück sollte sich eines Tages ganz bedeutend wenden: Nachdem er während einer Schulstrafarbeit seine Mitschülerin Iroha Igarashi kennenlernt und dieser wegen seines Misstrauens Mädchen gegenüber einige grobe Worte an den Kopf wirft, war er sich sicher, dass auch sie ihn, wie alle anderen, schikanieren würde, doch nichts dergleichen geschah … Im Gegenteil, als er und sein Freund Itou mal wieder zum Ziel einiger Delinquenten werden, setzt sie sich gar für ihn ein!

Es dauert nicht lang, bis es ganz danach aussieht, als würde Iroha zu seiner ersten, echten „3D-Freundin“. Ist er dafür wirklich bereit?

Alba wird als kränklicher Sohn eines verarmten Adligen wiedergeboren und trifft auf seinen Stiefbruder Orsis - seinen Lieblingscharakter aus einem früheren Leben. Um Orsis, dessen Lächeln er einst zerstörte, diesmal zu beschützen und eine lange Lebensdauer zu genießen, versucht Alba, das tragische Schicksal der Geschichte zu ändern.

Eine verdächtige Gestalt mit mörderischen Absichten hält in der von Verbrechen geplagten Stadt Beika Einzug.

Die magische Welt Mistarcia wird von Menschen, Göttern und Dämonen geteilt. In der Vergangenheit drohte der Schwarz-Silber beflügelte Bahamut diese Welt zu vernichten, aber die drei Gruppierungen überwanden ihre Differenzen, um Bahamut gemeinsam zu bekämpfen und seine Macht durch ein Siegel zu bannen. Der Schlüssel dieses Siegels wurde in zwei Hälften geteilt, von denen eine Hälfte die Götter bekamen und die andere die Dämonen, so dass sie nie wieder vereint werden und Bahamut damit nicht wiederkehren sollte. Nun, 2000 Jahre später, befindet sich die Welt in einer Ära des Friedens … bis eines Tages eine Menschenfrau die Schlüsselhälfte der Götter stiehlt.