綾瀬裕人は白城学園に通う平凡な男子高校生。同じクラスには乃木坂春香という容姿端麗で才色兼備、名家の令嬢として知られる学園のアイドルがいる。彼女はその美貌とピアノの才能から「白銀の星屑（ニュイ・エトワーレ）」や「鍵盤上の輝く姫君（ルミエール・デュ・クラヴィエ）」と讃えられ、誰もが憧れる存在だった。接点のなかった二人だったが、ある日、裕人が親友の朝倉信長の代わりに図書室へ本を返却しに行った際、春香がアニメや漫画といったアキバ系の趣味に没頭している姿を偶然目撃してしまう。この秘密――いわゆるオタク趣味――は、彼女の高貴なイメージや周囲からの期待とはあまりにもかけ離れており、春香はそれを誰にも知られないように必死に隠してきた。過去に中学時代に同じようなミスで趣味が露見し、同級生から孤立した深いトラウマを持っていたからだ。

秘密を知った裕人は、春香の強い願いを受けてそのことを誰にも話さないと約束する。これをきっかけに、春香は裕人にだけは自分の本当の姿を見せられるようになり、二人の距離は急速に縮まっていく。裕人は春香のフォロー役として、彼女がうっかり趣味を暴露しそうになる場面を何度も助け、次第に乃木坂家の家族やメイド隊とも交流を深めていく。春香の妹である美夏は活発でいたずら好きな少女で、姉の恋を応援しつつも二人をからかって楽しむような存在だ。

夏休みに入り、裕人と春香はコミックマーケットに一緒に参加するなど充実した日々を過ごす。しかし、春香の父・玄冬が彼女の趣味を強く否定する人物であることが判明し、自宅に保管していた漫画やアニメグッズをすべて処分されてしまう。ショックを受けた春香は家出し、裕人の家に身を寄せる。追いかけてきた玄冬と裕人が対峙する中、春香の母・秋穂が仲介に入り、最終的には家庭内で春香の趣味が認められるようになる。

新学期を迎えると、夏休み中にロンドンのピアノコンクールで知り合った天宮椎菜が転校してくる。明るく親しみやすい性格の椎菜は裕人ともすぐに打ち解けるが、その様子に春香は無自覚ながらも胸を焦がすようになる。文化祭ではコスプレ喫茶やミスコンが繰り広げられ、クリスマスパーティ、冬コミ、初詣、温泉旅行といったイベントが続く。さらに、芸能プロダクションによる春香のアイドル化計画や、京都にあるメイド・七城那波の実家の旅館でのトラブルなども発生するが、裕人の尽力によりいずれも解決される。北海道への修学旅行を経て、椎菜は裕人に自らの想いを打ち明けるが、その告白は実ることはなかった。美夏もまた裕人に恋心を抱いていたが、同様に報われない。

三年生に進級したある日、春香は再びクラスメイトの前で自分の趣味を晒してしまうミスを犯す。しかし今回はクラスメイトたちもその趣味を受け入れ、春香は周囲に理解される喜びを知る。二人は夏コミに向けて同人ソフトの制作に取り組み、当日を迎える。そこで春香は中学時代の友人たちと再会するが、彼女たちと疎遠になったのは天王寺雪月花という少女の陰謀によるものだと判明し、無事に和解する。

コミケ終了後、晴れて恋仲となった裕人と春香だったが、乃木坂家は春香を幽閉し、天王寺雪月花の弟と無理やり結婚させようとする。秋穂から「春香が自分にとってどんな存在か」を問われ、その場で答えられず苦悩する裕人だったが、美夏やメイド隊、椎菜らクラスメイトたちの後押しを受け、春香が囚われているハッピースプリング島へと向かう。玄冬や秋穂が立ちはだかるが、自らの強い想いを語った裕人は、乃木坂家の後継者として認められる。こうして二人の絆は正式に認められ、物語は幕を閉じる。