《三次元女友》第一季改编自那波麻吕的同名漫画，讲述御宅族少年筒井光与现充美少女五十岚色叶之间的恋爱故事。筒井光是个只对二次元角色感兴趣的高中生，害怕与三次元女生接触，却突然被校内公认的美女色叶告白，两人由此开始交往。面对色叶大方开朗的性格，光感到手足无措，频繁闹出笑话。色叶虽然看似随性，却暗藏脆弱的一面；而光也在相处中逐渐鼓起勇气，学会面对现实中的感情。故事围绕两人在学校、社团及日常生活中的互动展开，还涉及朋友之间的误会、情敌的出现、以及彼此内心隐藏的伤痛。随着交往深入，光发现色叶并不像表面那么完美，两人在互相磨合中建立信任，共同跨越成长路上的障碍。剧情以轻松搞笑为主，同时细腻描绘青春期的悸动与不安，展现了从虚拟世界走向现实恋爱的突破，让观众感受到纯真恋爱的温暖与感动。