Setahun yang lalu, Sagiri Izumi menjadi saudara tiri dengan Masamune Izumi. Namun, kematian mendadak orang tua mereka membuat keluarga baru mereka berantakan, mengakibatkan Sagiri menjadi seorang yang tertutup dan menjauhkannya dari saudara laki-lakinya serta masyarakat.
Sembari merawat keluarganya yang tersisa, Masamune mencari nafkah sebagai penulis novel ringan yang telah diterbitkan dengan satu masalah kecil: ia belum pernah bertemu ilustratornya yang ternama, Eromanga-sensei, yang terkenal karena menggambar erotika paling cabul. Melalui serangkaian kejadian yang memalukan, ia mengetahui bahwa adik perempuannya sendiri adalah pasangannya selama ini!
Dengan munculnya karakter dan tantangan baru, Masamune dan Sagiri kini harus menghadapi industri novel ringan bersama-sama. Eromanga-Sensei mengikuti perkembangan hubungan mereka dan perjuangan mereka untuk menjadi sukses; dan seiring Sagiri perlahan keluar dari cangkangnya, berapa lama ia akan mampu menyembunyikan kepribadian aslinya dari seluruh dunia?
