Une première bande-annonce de Netoge no Yome wa Onna no Ko Janai to Omotta? a été mise en ligne par NBC Universal Anime. Celle-ci est accompagnée par son générique d'ouverture, "1st Love Story" du groupe Luce Twinkle Wink☆. La série débutera sa diffusion le 7 avril.
Hideki Nishimura est un lycéen qui passe beaucoup de temps sur des jeux en ligne. Il décide un jour d'avouer ses sentiments à une jeune femme qu'il a rencontrée dans un jeu mais ses espoirs disparaîtront lorsqu'il comprendra qu'il s'agit en fait d'un homme se faisant passer pour une femme. Suite à cet événement, notre héros décide de ne plus jamais faire confiance aux personnes rencontrées en ligne...
Quelque temps plus tard, une fille lui avoue ses sentiments en ligne et cette fois-ci, ce n'est pas un mensonge puisqu'il s'agit d'une belle lycéenne nommée Ako Tamaki. Elle a cependant un gros problème puisqu'elle n'arrive plus à faire la différence entre la réalité et le virtuel ce qui fait d'elle une solitaire isolée de tous dans la vie réelle... Hideki et ses amis de sa guilde vont ainsi tenter de l'aider à aller mieux.