Tình yêu thật khác thường đối với Risa Koizumi và Atsushi Ootani, cả hai đều đang cố gắng tìm bạn đời lý tưởng của mình ở trường trung học Koizumi cao 172 cm cao hơn nhiều so với một cô gái bình thường và Ootani thấp hơn nhiều so với một chàng trai trung bình là 156 cm. Để thêm vào hoàn cảnh của họ, những người họ yêu nhau, khiến Koizumi và Ootani bối rối và đau lòng một cách hài hước. Tệ hơn nữa, họ thậm chí còn bị giáo viên chủ nhiệm gán cho là một bộ đôi hài hước do tính cách và sự khác biệt rõ rệt về chiều cao của họ, và các bạn cùng lớp của họ thậm chí còn coi những tranh luận của họ chỉ là bản phác thảo. Lovely★Complex theo chân Koizumi và Ootani khi họ khuyến khích nhau tìm kiếm tình yêu và trở thành bạn thân. Ngoài những trò hề lố bịch, họ sớm phát hiện ra sự giống nhau bất ngờ trong gu âm nhạc và thời trang của mình. Có thể họ sở hữu một phản ứng hóa học chưa được biết đến, nhưng liệu tình yêu có thể nảy nở giữa cặp đôi không tương xứng?