青春ブタ野郎はロジカルウィッチの夢を見ない

夏休みを目前に控えたある日、咲太は中学時代の初恋の人と瓜二つの少女、牧之原翔子と出会う。初恋の相手はすでに大学生になっているはずで、そんなことはありえない話だった。ほどなくして、再び思春期症候群が発症する。科学部の友人・理央が、自分の分身の存在に気づいたのだ。そして、その理央の片割れは、咲太の部屋に転がり込んでくることになる。

事態はさらに複雑になる。咲太の恋人である麻衣が、自分も咲太の部屋に泊まると言い出したのだ。こうして咲太の夏は、超常的な謎と、非日常的な状況の中で二人の少女と同居する感情的な緊張に挟まれながら、大混乱へと突入していく。