《恋爱研究所》围绕着圣樱学园的四位女生展开。水无濑小牧是个对恋爱有着丰富幻想的女孩，她提议成立恋爱研究所，旨在研究恋爱相关的一切。青梅竹马的荻村铃，性格大大咧咧，起初对恋爱研究并不热衷，但在相处中也逐渐投入其中。还有认真内向的七条天空和活泼可爱的神无月美伽也加入了这个团体。 她们在研究所里进行各种恋爱研究活动，比如调查男生喜欢的类型、模拟恋爱场景等。期间闹出不少笑话，像小牧在模拟约会时过于投入出糗。随着剧情发展，她们不仅加深了对恋爱的理解，彼此之间的友谊也愈发深厚，在轻松搞笑的氛围中，记录着校园里关于恋爱的点点滴滴。