Sono Bisque Doll wa Koi wo Suru se centra en Wakana Gojou, un estudiante de instituto que dedica sus días a perfeccionar el arte de confeccionar muñecas hina con la esperanza de llegar algún día al nivel de habilidad de su abuelo, cuya destreza admira profundamente. Mientras sus compañeros se dejan llevar por las últimas tendencias de la cultura popular, Gojou encuentra consuelo en la costura y en la tranquila disciplina que requiere vestir a sus muñecas, un pasatiempo que mantiene cuidadosamente oculto porque espera que se burlen de él por ello.
Su rutina cambia cuando Marin Kitagawa, una chica deslumbrante y directa que parece moverse por la vida escolar con total naturalidad, descubre lo que es capaz de hacer con una máquina de coser. Marin es, en todos los aspectos importantes, lo opuesto a Gojou, tímido y sin amigos, pero ella también tiene su propio pasatiempo: el cosplay. Como sus habilidades con la costura son deficientes, le pide que la ayude a dar vida a sus trajes.
A medida que Gojou y Marin trabajan juntos en un disfraz de cosplay tras otro, sus mundos empiezan a entrelazarse. Lo que comienza como un acuerdo práctico se convierte poco a poco en una colaboración basada en la confianza, la admiración y la cercanía inesperada que surge entre dos personas que antes parecían muy alejadas.