Yuuta Togashi es un chico que, durante la secundaria, tuvo "chuunibyou" (中二病? o "síndrome del octavo grado"). Se creía a sí mismo un personaje de fantasía con poderes sobrenaturales, el "Dark Flame Martes" por lo que acabó el colegio solo y sin amigos. Una vez "curado" de la "enfermedad", se avergüenza de su pasado y quiere empezar la preparatoria como un estudiante normal, marchándose a otro instituto lejano donde nadie le conoce. Sin embargo, esto le resultará difícil cuando otra adolescente con delirios, una chica llamada Rikka Takanashi, descubre la antigua identidad de Yuuta y se interesa por él. A medida que el argumento progresa, Rikka se hace cada vez más cercana con Yuuta, quien la acepta a pesar de encontrar sus delirios irritantes y vergonzosos. Él ayuda a Rikka con un número de cosas, incluyendo fundar y mantener su club y hacerle de tutor. Cuando se van a unas vacaciones de verano, Yuuta descubre que el padre de Rikka murió de repente hace dos años debido a una enfermedad terminal él era muy cercano a su hija, lo que causó en Rikka una depresión de la solo logró salir gracias al chuunibyou. Yuuta accede a ayudar a Rikka a encontrar el 'Horizonte profundo', que cree que le llevará a su padre, y poco a poco los dos se enamoran.