Oniichan wa Oshimai! se centra en Mahiro Oyama, un autoproclamado «guardia de seguridad doméstico» que ha pasado años encerrado, hundiéndose cada vez más en el aislamiento y llenando sus días con novelas visuales eróticas. Su hermana menor, Mihari, se preocupa cada vez más por la vida que él se ha construido y decide intervenir de la forma más extrema posible: le da una poción que convierte a Mahiro en una chica. La transformación lo deja atónito y avergonzado, pero también lo obliga a enfrentarse a la vida cotidiana desde una perspectiva სრულიად nueva.
A partir de ahí, la comedia sigue a Mahiro mientras intenta adaptarse a su cuerpo cambiado y a la extraña nueva realidad que Mihari ha creado a su alrededor. Lo que debía ser una intervención se convierte en una rutina diaria disparatada, con los hermanos atrapados entre la preocupación, la frustración y un vínculo familiar inusualmente complicado. Mientras Mahiro tropieza con situaciones cotidianas y Mihari trata de controlar las consecuencias de su experimento, Oniichan wa Oshimai! construye su humor en torno al aislamiento, la dependencia y el caos que surge de intentar sacar a alguien del mundo dándole un vuelco a su vida.