O amor é incomum para Risa Koizumi e Atsushi Ootani, que estão se esforçando para encontrar seu parceiro ideal no ensino médio - Koizumi de 172 cm de altura é muito mais alto do que a garota média, e Ootani é muito mais baixo do que o cara médio com 156 cm. Para aumentar suas dificuldades, seus crushes se apaixonam um pelo outro, deixando Koizumi e Ootani comicamente aflitos e com o coração partido. Para piorar, eles são até rotulados como uma dupla de comédia por seu professor de sala de casa devido às suas personalidades e à diferença gritante em suas alturas, e seus colegas de classe até pensam em seus argumentos como esboços. Lovely★Complex segue Koizumi e Ootani enquanto eles encorajam um ao outro a encontrar o amor e se tornam amigos próximos. Além de suas palhaçadas ridículas, eles logo descobrem uma semelhança inesperada em seus gostos musicais e de moda. Talvez eles possuam uma química ainda desconhecida, mas será que o amor poderia florescer entre o par incompatível?