"Junjou Decamelon" sigue la historia de Hoshiya-kun, un joven que recientemente se mudó a Tokio. Amante de las estrellas, pasa sus noches observándolas en el parque. Una noche, se encuentra con una chica alta que estaba desnuda bajo su abrigo. Más tarde, descubre que la misteriosa chica, Kaeko Momota, se ha transferido a su clase. Kaeko le explica el motivo detrás de su extraño comportamiento, desatando una historia llena de encuentros inesperados y emociones intensas.