《平行世界·爱情故事》围绕着敦贺崇史、三轮智彦和津野麻由子三人展开。敦贺崇史与三轮智彦是多年好友，两人一同进入公司工作。智彦有了女友麻由子，然而崇史却渐渐对麻由子心生爱意。在一次实验中，崇史发现自己的记忆似乎出现了错乱，他开始怀疑身边的世界并非真实。随着调查深入，他发现智彦所参与的一项记忆相关的科研项目背后隐藏着巨大秘密。原来，他所处的世界可能是经过记忆篡改后的平行世界，而他与麻由子的爱情故事也在这虚实难辨的世界中充满了曲折与无奈，究竟哪个才是真正的现实，他们的爱情又将何去何从，都在故事中一一揭晓。