Rascal Does Not Dream of Bunny Girl Senpai

Sakuta Azusagawa, élève de deuxième année au lycée Minegahara, rencontre un jour à la bibliothèque une fille-lapin. Il s'agit en fait de Mai Sakurajima, une élève de troisième année du lycée de Sakuta et une actrice de renommée nationale, qui est actuellement en pause. Bien que Mai se distingue habituellement dans une foule, pour une raison quelconque, les gens autour d'elle ne peuvent pas la voir. Bien que Mai lui ait dit de ne pas la fréquenter pour le reste de sa vie, Sakuta l'aborde le lendemain sur le quai de la gare après l'avoir aperçue. Là, Sakuta apprend l'étrange phénomène qui touche Mai.

Sakuta continue d'enquêter sur la cause du syndrome de la puberté de Mai. D'une manière ou d'une autre, il finit par fixer un rendez-vous avec elle. Alors qu'il se rend à la gare de Fujisawa pour rencontrer Mai, il tombe sur une jeune fille perdue qu'il tente d'aider. Mais au lieu de cela, il est pris pour un pervers par une autre fille et se retrouve en retard au rendez-vous. Mai finit par lui pardonner et ils poursuivent leur rendez-vous, mais elle décide de changer leurs plans et d'emmener Sakuta à Shichirigahama à la place...

Même après avoir quitté Fujisawa et être arrivées à Ogaki, Sakura et Mai n'ont toujours pas rencontré une seule personne qui se souvienne de Mai Sakurajima. De retour à l'école, l'amie de Sakuta, Rio Futaba, les informe qu'à part elle, personne à l'école ne se souvient non plus de Mai. C'est alors que Sakuta apprend l'existence d'une théorie qui relie la disparition des souvenirs de Mai à certaines actions et comportements. Alors qu'il se précipite avec ferveur pour garder sa mémoire vivante, Mai voit la détermination de Sakuta et prend sa propre décision...

Le 27 juin, Sakuta passe sa journée à déjeuner avec Mai, qui accepte ses sentiments pour elle, et rencontre Tomoe qui est invitée à sortir par Maezawa, un membre du club de basket-ball. Cependant, le 27 juin commence à se répéter lorsque Sakuta se retrouve coincé dans une boucle temporelle, que Rio attribue au phénomène du démon de Laplace. Pour sortir de la boucle, elle lui suggère d'essayer de trouver la personne qui ne se comporte pas de la même façon que lui alors que la journée se répète, ce qui le mène à Tomoe. En se cachant dans un bureau, Tomoe explique que sa meilleure amie avait le béguin pour Maezawa, d'où sa réticence. Sakuta et Tomoe finissent par tomber l'un sur l'autre, ce qui provoque la colère de Maezawa et de Mai lorsqu'ils les aperçoivent. La boucle finit par se boucler, mais Mai ne se présente pas à l'école le lendemain. Tomoe propose ensuite à Sakuta d'entretenir une fausse relation avec elle jusqu'au début des vacances d'été. Sakuta accepte après avoir vu la détresse de Tomoe à l'idée qu'elle perde ses amis et en comparant cela à ce que sa sœur Kaede a ressenti lorsqu'un événement similaire lui est arrivé. Plus tard dans la nuit, alors que Sakuta essaie d'expliquer la situation à Mai, cette dernière se présente à son appartement et lui demande pourquoi il n'est pas encore venu s'expliquer au sujet de Tomoe.

Maintenant qu'elle sort avec Sakuta, la réputation de Tomoe commence à se ternir lorsque des rumeurs font état de sa promiscuité. Néanmoins, les deux sortent ensemble. À la gare, Maezawa se moque du couple et incite Sakuta à le combattre, mais ce dernier finit par le vaincre. Lorsqu'ils quittent les lieux, Sakuta assure à Tomoe qu'ils resteront amis après avoir mis fin à leur relation.

C'est maintenant le dernier jour du premier trimestre, le jour promis où l'on prétend sortir avec Tomoe. Il semble que tout soit enfin résolu, mais...

Shoko commence à se rendre régulièrement chez Sakuta pour s'occuper d'un chaton errant qu'elle a trouvé. Lors d'une visite à la bibliothèque, Sakuta parle de Shoko à Rio lorsqu'il remarque qu'elle a les cheveux relevés et qu'elle n'a pas de lunettes. Après avoir retrouvé Mai, le couple aperçoit Rio entrant dans un cybercafé ; lorsque Sakuta tente de l'appeler pour la retrouver dans le bâtiment, il aperçoit une deuxième Rio dans le café. Cette dernière rentre chez elle avec lui, où elle suggère que le dédoublement est le résultat de deux personnalités qui se déplacent par téléportation quantique. L'autre Rio est également d'accord avec cette idée, mais croit savoir pourquoi cela s'est produit. Au cours d'une conversation avec Saki, Sakuta apprend que Rio a posté des photos osées d'elle-même sur les réseaux sociaux.

Rio explique qu'elle a du mal à avoir confiance en son corps ; une partie d'elle apprécie l'attention, mais l'autre n'aime pas que son apparence en soit la cause, ce qui a conduit la première à se manifester sous la forme de son clone. Réalisant que l'autre Rio mettait les images en ligne, elle reçoit à la gare un message menaçant d'un utilisateur inconnu et demande à Sakuta de rentrer chez elle. Ce soir-là, Sakuta convainc Yuma de lui rendre visite et tous trois jouent avec des feux d'artifice sur la plage avant de planifier une visite au festival de feux d'artifice. Le lendemain, la Rio de la maison de Sakuta s'enfuit, l'obligeant à la chercher sous la pluie ; il la retrouve à l'école, mais s'effondre à cause d'un rhume. À l'hôpital, Sakuta rassure Rio en lui disant qu'elle doit rester elle-même. Plus tard, elle appelle son autre moi et lui demande d'aller au festival, ce qui les unifie.

Le nouveau trimestre scolaire a commencé, mais Sakuta, qui n'a pas le droit de sortir en public avec Mai en raison des politiques de son agence, n'arrive pas à la trouver. En l'apercevant dans la rue, il découvre qu'elle a échangé son corps avec Nodoka Toyohama, une idole et la jeune demi-sœur de Mai. Alors que les deux sœurs tentent de s'adapter à leur nouvelle vie, Sakuta apprend qu'elles ont de la rancune l'une envers l'autre à cause des attentes de leurs parents respectifs, Nodoka étant particulièrement rancunière de devoir vivre dans l'ombre de sa sœur aînée. Lors d'une séance vidéo, Nodoka s'effondre car ce qui est typiquement un acte de routine pour Mai s'avère être trop accablant pour elle. Plus tard, Mai donne à Sakuta la clé de sa maison et lui ordonne de ne pas ouvrir un certain meuble. Chez Mai, Sakuta commente les efforts de Nodoka et, alors qu'elle prend son bain, il s'approche de l'armoire.

Sakuta trouve une boîte de conserve dans l'armoire. Lorsqu'il rentre chez lui, Kaede l'accueille dans son uniforme scolaire, tandis que Mai lui offre des billets pour le prochain concert du groupe d'idoles de Nodoka. Bien que Mai excelle dans sa performance, Nodoka est désemparée lorsqu'elle voit sa mère faire l'éloge de Mai. À la plage, Nodoka tente de courir vers la mer avant que Sakuta ne l'arrête et lui dise que Mai l'aime vraiment. Lorsqu'elle demande une explication, Sakuta lui donne la boîte de conserve, révélant des lettres qu'elle a écrites à Mai lorsqu'elles étaient plus jeunes ; Mai explique qu'elle les a lues et conservées pour se motiver dans le stress de son travail. Elle ajoute que la mère de Nodoka s'est inquiétée de son bonheur alors qu'elle essayait de répondre aux attentes, la poussant à poursuivre ses propres objectifs. Alors qu'elles s'étreignent, les deux femmes reprennent leur identité d'origine. Rio propose que le phénomène soit une variation de la téléportation quantique, Nodoka voulant ressembler à sa sœur aînée et peut-être la jalousie de Mai à son égard. Dans une scène après le générique, Nodoka emménage avec Mai à la suite d'une dispute avec sa mère, tandis que la relation de Mai avec Sakuta est rendue publique.

Lors d'une conférence de presse, Mai explique le rôle de Sakuta dans sa vie et l'influence qu'il a eue sur sa décision de redevenir actrice. Inspirée, Kaede décide d'organiser une liste d'objectifs qui comprend répondre au téléphone, sortir et aller à l'école. Sakuta reçoit une lettre de la Shoko de son passé. Avec l'aide de Sakuta, Kaede commence à atteindre chacun de ses objectifs et finit par aller au parc et à la plage. En jouant à la plage, elle tombe sur Kotomi Kano, son amie d'enfance, dont elle n'a pourtant aucun souvenir. Sakuta lui révèle que Kaede a perdu ses souvenirs.

Sakuta explique l'état de Kaede à Mai et Nodoka : à cause de la cyberintimidation, Kaede a commencé à souffrir d'amnésie dissociative. Inquiète pour elle, leur mère a fait une dépression mentale et Sakuta a reçu les cicatrices sur sa poitrine. En lisant une note dans un livre qu'elle avait prêté à Kotomi, Kaede s'effondre alors que ses souvenirs du passé commencent à revenir, au risque d'oublier sa vie actuelle. La fratrie Azusagawa tente de se rendre à l'école de Kaede, mais le traumatisme revient lorsque Kaede aperçoit d'autres élèves. Au lieu de cela, ils visitent un zoo pour lui remonter le moral avant de retourner le soir à l'école désormais vide. Sans personne autour d'elle, Kaede est réconfortée par le voyage et proclame qu'elle est prête à retourner à l'école. Le lendemain matin, cependant, Kaede est redevenue elle-même, au prix de ses souvenirs récents.

Alors qu'il rend visite à Kaede à l'hôpital, Sakuta fond en larmes et regrette de ne pas avoir pu lui sauver la vie, ce qui provoque la réouverture de ses cicatrices. Une Shoko plus âgée, qu'il avait rencontrée lorsqu'il était plus jeune, soigne ses blessures. Alors qu'il se baigne, elle lit les entrées du journal de Kaede qu'elle a commencé à écrire peu de temps après sa perte de mémoire initiale. S'attendant à retrouver ses anciens souvenirs et à ce que Sakuta réagisse négativement, Kaede a créé sa liste d'objectifs pour lui fournir des souvenirs heureux une fois qu'elle serait redevenue elle-même. Le lendemain, Sakuta repère une note laissée par Shoko avant de découvrir que les deux versions d'elle ont entièrement disparu ; Rio suggère que Shoko était une illusion créée par Sakuta. En rentrant chez elle, Mai lit la note et part en trombe, ce qui pousse Sakuta à la suivre jusqu'à son lieu de tournage. Lors d'un rendez-vous improvisé, Mai s'excuse de ne pas avoir été là pour l'aider à traverser sa crise, ce à quoi il répond qu'il est simplement heureux de l'avoir à ses côtés. Dans une scène post-crédits, Sakuta et Kaede font leurs bagages à l'hôpital quand il la remercie et qu'elle déclare vouloir aller à l'école, sachant qu'elle n'est plus seule.