Di SMA Suimei, asrama Sakura-sou terkenal sebagai rumah bagi anak nakal paling terkenal di sekolah. Jadi, ketika Sorata Kanda yang relatif jinak dipindahkan ke asrama, melarikan diri dari rumah sakit jiwa ini menjadi tujuan utamanya. Terperangkap di sana untuk sementara waktu, dia harus belajar bagaimana menghadapi sesama penghuninya, termasuk animator ceria Misaki Kamiigusa, penulis playboy menawan Jin Mitaka, dan Ryuunosuke Akasaka yang selalu menyendiri. Dikelilingi oleh keanehan, Sorata sering menemukan kelonggaran dalam interaksinya dengan salah satu temannya yang “normal”, calon pengisi suara Nanami Aoyama.
Ketika Mashiro Shiina—seorang siswa pertukaran asing baru—bergabung di asrama, Sorata langsung terpesona oleh kecantikannya. Di bawah penampilannya yang seperti dunia lain, Mashiro adalah seorang ahli autis, yang mampu menunjukkan kecemerlangan yang terkenal di dunia dalam seninya, namun tidak dapat melakukan tugas sehari-hari yang sederhana. Setelah Sorata akhirnya bertanggung jawab untuk menjaga Mashiro, keduanya pasti semakin dekat, dengan keinginan awal Sorata untuk melarikan diri dari asrama menjadi tujuan yang terlupakan.
Terlepas dari keeksentrikan mereka, setiap penduduk luar biasa di bidangnya masing-masing, meninggalkan Sorata untuk bersaing dengan kurangnya keterampilan tertentu. Dengan kecemerlangan di sekelilingnya, dia berusaha untuk menjadi setara dengan bakat mereka. Berputar di sekitar kesulitan dan kegembiraan para pemerannya yang penuh warna, Sakura-sou no Pet na Kanojo adalah kisah persahabatan, cinta, ambisi, dan patah hati yang menghangatkan hati — melalui lensa orang biasa yang dikelilingi oleh hal-hal luar biasa.
