Lovely Complex è una storia d'amore tra un ragazzo e una ragazza. La ragazza, Risa Koizumi, è molto alta (172 cm) rispetto alla media delle ragazze giapponesi. Il ragazzo, Atsushi Otani, è invece basso (156,2 cm) rispetto alla media dei ragazzi giapponesi. La differenza di altezza tra i due protagonisti fa sì che questi vengano scambiati per un duo comico molto conosciuto in giappone, gli "All Hanshin Kyojin": sarà questo il soprannome della coppia. Se all'inizio i due protagonisti fanno a gara su chi si fidanzerà per primo, ben presto i sentimenti di Risa per Otani emergeranno, complicando da quel momento la sua vita sentimentale. Risa si innamora di Otani e farà di tutto per farglielo capire, ma Otani, come dicono Risa ed i suoi amici, è un vero idiota, e ci metterà parecchio tempo prima di capire i veri sentimenti della povera Risa. Quando Otani prenderà atto dei sentimenti di Risa, si troverà davanti al rispondere alla sua dichiarazione, e purtroppo l'esito sarà negativo. Otani rivela a Risa di non riuscire ad immaginarla come fidanzata, perché da troppo tempo ormai fanno parte del duo comico. Risa davanti ad Otani la prende alla leggera, ma quando si incontra con gli amici scoppia in lacrime.
Otani si renderà conto dei propri sentimenti per Risa solo dopo l'intervento di Kuniumi Maitake, detto Maity, un affascinante professore di inglese del quale Risa si invaghisce, considerandolo "un'isola felice su cui scappare dalla realtà", pur essendo ancora innamorata di Otani. Otani, geloso di Maity, ribadisce di essere lui il ragazzo che Risa ama, lasciando perplessa la ragazza. Poco dopo, al termine di una partita di basket di Otani, il ragazzo si dichiara; ma Risa non sente poiché si era addormentata.In occasione del diciottesimo compleanno di Risa, Otani si dichiara nuovamente, e i due si baciano segretamente per poi mettersi insieme.
Superando varie difficoltà, quali presunti tradimenti, gelosie, la disapprovazione del nonno di Risa, ma soprattutto la scelta di due diversi futuri, si arriva all'ultimo giorno di scuola superiore, in cui Otani ribadisce ancora quanto bene vuole a Risa.
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