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애니메이션과 게임 오타쿠이자 이 시대의 소심남 야마다 츠요시. 어느 날 전철 안에서 빼어난 미모의 아오야마 사오리를 보고 첫눈에 반하고 만다. 취객이 사오리에게 수작을 걸며 괴롭히자 야마다는 용기를 내 취객을 말리지만 오히려 얻어맞고 만다. 사오리는 고마움을 표시하며 야마다에게 연락처를 적어 달라고 한다. 그 뒤로 온통 사오리 생각에 사로잡힌 야마다는 독신남 인터넷 대화 사이트에 접속해 누리꾼들에게 조언을 구하는데...

야마다는 진카마와 통화하느라 사오리의 전화를 받지 못해 크게 실망한다. 게다가 나중에 전화하려는 순간 배터리가 다 떨어져서 절망에 빠진다. 밤이 되어 어렵게 통화에 성공한 야마다는 사오리에게 식사라도 같이하자고 얘기하는데 뜻밖에 사오리가 흔쾌히 승낙하자 뛸 듯이 기뻐한다. 야마다는 누리꾼들의 조언에 따라 오타쿠 분위기가 나지 않도록 머리부터 발끝까지 이미지 변신을 시도하는데...

야마다는 사오리를 만나 저녁을 먹는데 대화 도중에 야마다가 넷 서핑을 한다는 말을 사오리가 서핑으로 잘못 알아듣고 오해를 한다. 즐거운 한때를 보내고 온 야마다는 독신남 대화방의 누리꾼들에게 그날의 일을 보고하고 앞으로 어떻게 해야 좋을지 묻는다. 한편 사오리의 친구 카호는 야마다가 괜찮은 남자인지 직접 확인해 봐야겠다면서 사오리에게 야마다를 소개시켜 달라고 한다. 친구와 함께 만나자는 사오리의 말에 얼떨결에 승낙한 야마다는 혹시 사오리의 친구가 자신이 오타쿠란 걸 알아볼까 봐 전전긍긍하는데...

야마다는 사오리의 친구 카호가 전에 전철역에서 부딪혔던 여자란 걸 알고 기겁을 한다. 하지만 카호가 야마다를 알아보지 못하자 야마다는 안도의 한숨을 쉰다. 집에 돌아온 야마다는 사오리의 친구와 함께 만난 얘기를 누리꾼들에게 즉시 보고하고, 야마다는 누리꾼들의 조언에 따라 사오리와 이메일 주소를 교환한다. 그러던 중 사오리는 함께 바다에 가서 서핑 하는 모습을 보여 달라고 부탁하고 얼떨결에 승낙한 야마다는 며칠 만에 서핑을 배우기 위해 고군분투하는데...

사오리는 출퇴근길에 누군가가 자기를 지켜보고 있는 것 같아서 걱정된다며 야마다한테 털어놓는다. 그 말을 들은 야마다는 걱정이 되어 사오리한테 온갖 호신용 물건을 사다 주고 심지어 매일 함께 출퇴근을 하기로 한다. 야마다는 스토커가 보내온 사오리의 사진을 단서로 사진을 찍은 장소를 찾아내는데 다름 아닌 사오리 집의 건너편 아파트였다. 야마다는 경찰의 도움으로 그 집을 수색하던 중 스토커가 자전거 택배 회사 직원이란 사실을 알아내는데...

야마다가 사오리한테 받은 찻잔을 한 번도 사용하지 않고 고이 보관하고 있다고 하자 사오리는 야마다를 집으로 초대하여 그 찻잔에 홍차를 타 준다. 사오리는 야마다에게 토요일에 뮤지컬을 보자고 하지만 야마다는 오타쿠 축제 때문에 일 핑계를 대고 거절한다. 야마다는 축제 입장권을 사쿠라이의 가게에 떨어뜨리고 사오리는 그걸 전해 주러 갔다가 야마다가 자신에게 거짓말을 했다는 사실을 알게 되어 실망하는데...

사오리가 다시는 만나지 않겠다고 하자 야마다는 마음의 상처를 받고 실망하지만 다시 용기를 내어 사오리에게 사과해 보기로 결심한다. 자신이 오타쿠라서 사오리가 싫어하는 거라고 생각한 야마다는 오타쿠에서 벗어나기로 결심하고 게임 프로그램이며 피규어들을 눈물을 머금고 처분한다. 사오리의 생일날, 야마다는 사오리에게 처음 만났던 장소에서 올 때까지 기다리겠다고 말하는데...

비를 맞으며 사오리를 기다리던 야마다는 탈진하여 병원 신세를 지게 된다. 사쿠라이는 야마다를 찾아와 자기가 사오리의 약혼자이며 사오리는 야마다를 만나고 싶어 하지 않는다고 거짓말한다. 야마다는 사오리의 휴대전화에 계속 전화를 걸지만 사쿠라이가 수신 거부로 설정해 놓아 연결이 되지 않는다. 야마다는 급한 마음에 케이스케한테 전화를 하고 이 사실을 전해 들은 사오리는 야마다를 만나기 위해 집으로 찾아가는데...

야마다는 사오리의 컴퓨터를 구입하러 함께 아키하바라에 가고 스티커 사진도 찍으며 즐거운 한때를 보낸다. 사오리의 엄마는 남편이 이혼 서류를 가지고 만나자고 하자 그 얘기를 못 꺼내게 하려고 사오리와 케이스케는 물론 야마다까지 초대해 같이 식사를 하기로 한다. 부모님이 이혼 문제로 다투는 모습을 보며 사오리가 눈물을 흘리자 야마다는 그녀를 슬프게 하고 싶지 않다며 진심 어린 말을 해 사오리와 사오리 엄마를 감동시키는데...

야마다는 대화방에 대해 이야기하려고 사오리를 찾아가지만 케이스케를 통해 한발 먼저 그 사실을 알게 된 사오리는 야마다에게 다시는 자기 앞에 나타나지 말라고 한다. 절망한 야마다는 대화방 누리꾼들에게 사오리를 포기하고 다시는 대화방에 들어오지 않겠다고 선언한다. 그러자 누리꾼들은 야마다에게 다시 한 번 도전해 보라는 말을 하기 위해 야마다가 아키하바라에 가는 일요일에 일제히 벽보를 붙이고 전단지를 나누어 주는 등 야마다에게 자신들의 마음을 전하려고 애쓰는데...

야마다의 음성 메시지를 듣고 대화방의 글들을 읽은 사오리는 야마다의 진심을 알고는 감동한다. 우여곡절 끝에 사오리와 마주하게 된 야마다는 드디어 사랑을 고백하고 사오리는 입맞춤으로 답례한다. 사오리와 달콤한 시간을 보낸 야마다는 대화방의 누리꾼들에게 감동적인 순간을 생생하게 전하고 누리꾼들은 부러움 반, 질투 반으로 어찌할 바를 모른다. 독신남 솔직 대화방의 누리꾼들은 솔로 탈출에 성공한 야마다를 보내 주기로 의견을 모으고 게시글이 천 건이 되면 대화방을 폐쇄하기로 하는데...