Lovely★Complex se centra en Risa Koizumi y Atsushi Ootani, dos compañeros de instituto cuya mayor inseguridad es precisamente aquello que ninguno puede ocultar: su estatura. Risa es inusualmente alta para ser una chica, mientras que Ootani es bajo para ser un chico, y ambos son dolorosamente conscientes de lo mucho que eso los hace destacar. Sus primeros flechazos terminan mal cuando las personas que les gustan acaban juntos, dejándolos avergonzados, frustrados y obligados a seguir viéndose en la escuela.
Lo que empieza como continuas discusiones se convierte poco a poco en algo más cálido. Mientras Risa y Ootani se gastan bromas, se toman el pelo y se empujan mutuamente a superar los incómodos tropiezos de la adolescencia, descubren gustos compartidos en la música y la moda, además de una fácil costumbre de animarse el uno al otro. Lovely★Complex convierte esa improbable amistad en una comedia romántica de ritmo ágil, construida sobre el momento oportuno, el orgullo y la química, y sigue a dos compañeros tan desparejados mientras intentan transformar la vergüenza en confianza y, quizá, la amistad en algo más. La serie mantiene el foco en cómo sus diferencias acaban siendo una fuente de consuelo y no de vergüenza, equilibrando la comedia física con una evolución sincera de los personajes y la caótica emoción del romance escolar.