Rikei ga Koi ni Ochita no de Shoumei shitemita. Heart. Setelah peristiwa perjalanan mereka ke Okinawa, mahasiswa pascasarjana Universitas Saitama, Shinya Yukimura dan Ayame Himuro, gagal mendapatkan data yang diperlukan untuk membuktikan secara ilmiah cinta mereka satu sama lain. Karena tidak dapat meniru kondisi yang tepat dari perjalanan tersebut, kedua ilmuwan yang keras kepala ini memutuskan untuk mencari bantuan dari tempat lain di universitas tersebut-departemen Ilmu Biologi.

Dibantu oleh sesama mahasiswa pascasarjana dan pasangan lama Chris Floret dan Suiu Fujiwara, Yukimura dan Himuro mulai mengukur perasaan mereka dengan mengukur keluaran oksitosin dalam berbagai situasi romantis. Kedua ilmuwan ini segera menemukan bahwa perasaan mereka satu sama lain tidak ada apa-apanya dibandingkan dengan perasaan pasangan yang sudah dewasa. Di sinilah Chris mengajukan pertanyaan kepada Yukimura dan Himuro: apa yang akan mereka lakukan jika "kasih sayang" mereka terbukti bukan cinta?

Putus asa untuk menemukan alasan ilmiah atas ketidaksesuaian tersebut, Yukimura mempertaruhkan segalanya untuk membuktikan bahwa "cinta" mereka adalah nyata.