ごく普通の高校生・弄内翔（野村周平）は、親の離婚を機に、絵本作家の叔父・弄内洋太（戸次重幸）の空き家で一人暮らしを始める。学校生活では、翔は同じクラスのマドンナ・柴原奈々美（飯豊まりえ）に恋心を抱いていた。しかし奈々美が想っているのは、翔の親友・古矢智章（清水尋也）。翔の気持ちを知る智章は、奈々美の想いに気づかないふりをしていた。 そんな複雑な恋模様にモヤモヤしていた夜。突然、クローゼットの中から物音が聞こえる。気になって扉を開けると、１本のビデオテープと故障したビデオデッキが…。しかもビデオデッキにはVHSが入ったまま。翔は、デッキを直して再生すると、流れて来たのは天野アイ（西野七瀬）と名乗る女の子の映像。しかも突然、画面から中から飛び出してきて…！翔とビデオガール・アイの3ヶ月に及ぶ奇妙な共同生活が始まる。
弄内翔（野村周平）が一人暮らしをしているこの家で、25年前、叔父の弄内洋太（戸次重幸）は天野アイ（西野七瀬）と一緒に暮らしていた。ビデオガールとして役割を全うしたアイは、ビデオデッキと共に25年間大切に保管され眠っていたはずだが、なぜか現れてしまったようだ。そして洋太が言うには、アイの再生時間は3か月。テープを全部再生し終えたら、元のVHSの中に戻るという。最初は戸惑いしかなかったが、張り切って朝食を用意するなど一生懸命で健気なアイを見て、翔は徐々に受け入れ始める。 こうして始まった奇妙な共同生活。洋太は翔に「ビデオガールは純粋な心を持った少年の前にしか現れない」と告げる。その時、家に翔が想いを寄せる柴原奈々美（飯豊まりえ）がやってくる。アニメ研究会の奈々美と古矢智章（清水尋也）が、シナリオ制作のため家に来ることになっていたのだ。慌てた翔は、奈々美にアイを従妹と説明しごまかすが、翔の片思いを知るアイは、奈々美の恋を探り出し…。二度と現れないと思っていたビデオガール・アイはなぜ再生されたのか。翔の恋が大きく動き出す！
天野アイ（西野七瀬）が渡した古雑誌のデートマニュアルに沿って、憧れの柴原奈々美（飯豊まりえ）を映画に誘った弄内翔（野村周平）。“シナリオの勉強”という名目ではあるものの返事はOK。アイも自分のことのように喜んだ。 翔と奈々美の映画デートの日。翔は頭に叩き込んだマニュアル通りの会話をするが、緊張でぎこちない。一方“いつも翔のそばにいること”が役割のアイは、翔に内緒で2人の後を追うが、途中で見失ってしまう。そんな中、偶然、古矢智章（清水尋也）に遭遇する。智章は親が離婚したばかりの翔を心配していた。そして2人で叶えたい夢をアイに打ち明ける。 映画を見終えた翔と奈々美は、それぞれの感想を言い合ううちに、いいムードになっていく。後日実現した2度目の映画デートでは「弄内くんと話すの楽しい」とまで言われ、奈々美の古矢智章への気持ちを知りつつも、翔は喜びを隠せない。果たして、翔の想いは届くのか！？
外食しに出かけた天野アイ（西野七瀬）と弄内翔（野村周平）。新しい服が欲しいというアイは、洋服店で様々な服を試着していると、そこに中学時代の後輩・大宮リカ（大友花恋）が話しかけてくる。リカは、文化祭の時に廊下の隅で歌っていた子で、翔は記憶より可愛くなっていることに驚く。アイはそんな“懐かしい”という、人間ならではの感覚を羨ましく思う。 その頃、古矢智章（清水尋也）と付き合うことになった柴原奈々美（飯豊まりえ）は、全てにおいてアニメ制作中心の智章にヤキモキしていた。 一方、智章は、かつてヒット作も出したアニメプロデューサーの清水浩司（村上淳）に、自分たちのシナリオを見てもらう約束を取りつける。しかし、プロの厳しい意見を前に、智章は言葉を失う。締め切りまで時間がないため、アニメコンクールに向けて作業を進めないといけないが、動揺している智章は、奈々美や翔らと大喧嘩をしてしまう…。
弄内翔（野村周平）が描いたキャラクターデザインを見たアニメプロデューサーの清水浩司（村上淳）は、ある目的のために弄内邸にやって来る。清水は、学生たちのアニメ制作の現場を見たいと言っているが、どうやら天野アイ（西野七瀬）の正体を知っているようで、人知れずアイに近付こうとしていた。清水の思惑を知らない翔らは、アニメを見てもらえて大喜び。 清水からアニメにつける音楽をどうするのかと指摘され、悩む一同。アイは、先日街でばったり遭遇した翔の中学時代の後輩・大宮リカ（大友花恋）が音楽をやっていたことを思い出す。彼女に相談してみるよう薦めるが、リカはすでに音楽をやめていて…。
人気トラックメーカーで女癖の悪い小関カオル（富田健太郎）が翔たちのアニメ音楽を作曲する条件の“天野アイ（西野七瀬）とのデート”が始まった。アイのことが心配でたまらない弄内翔（野村周平）は２人のデートを尾行していると、後輩の大宮リカ（大友花恋）の姿が。自分の身代わりになったアイに後ろめたさを感じ、同じく後を追っていたのだ。翔とリカはカップルを装い２人で尾行を始めるが、リカは好意を寄せる翔とデートしているみたいで、少し楽しみだす。 そんな中、尾行していた翔とリカは、アイたちに見つかってしまう。翔がリカと一緒にいることで不機嫌になるアイ。翔は、尾行を続けるため、ダブルデートをしようと提案する。カオルからはくれぐれも邪魔をしないようにと念押しされるが、翔はどんどんカオルに気を許していくアイに気が気じゃない。そして、翔が少し目を離したすきに、アイとカオルの姿が見えなくなり…。
天野アイ（西野七瀬）が突然、失踪した。弄内翔（野村周平）は必死に行方を探すが、1週間経ってもアイは帰ってこず、翔は体調を崩してしまう。 アイがビデオガールであることを打ち明けられない翔は、見舞いにやってきた柴原奈々美（飯豊まりえ）、古矢智章（清水尋也）、大宮リカ（大友花恋）にも、「アイは叔父のもとへ帰った」と嘘をつく。 翔に好意を寄せるリカは、体調の悪い翔の身の回りの世話をしたり、料理を作ったりすることで、少しずつ距離を縮めていく。 一方、アニメコンテストのサイトに、エントリーした翔たちのアニメがアップされ、閲覧者から賞賛の声が集まり始める。プロデューサーの清水浩司（村上淳）は、その動向を見守りながらある策略をめぐらせていた――。
天野アイ（西野七瀬）が失踪し、アイへの好意に気づいた弄内翔（野村周平）の元に、大宮リカ（大友花恋）から動画が届く。その動画には、翔がデザインしたアニメと実写のアイがミックスされたもので、すでに“謎のアイドル”としてバズり始めていた。古矢智章（清水尋也）が売った翔たちのアニメの素材を使い、プロデューサーの清水浩司（村上淳）が仕掛けたのだ。清水の元にアイがいると分かった翔は、「アイを取り戻したい」一心で、そのまま清水のスタジオへと走り出す。 翔は清水に「アイを返してくれ」と訴えるが、ひるむ様子はない。しかもスタジオにいたアイは、翔のことを全く覚えていなかった。ショックを受ける翔に、清水は衝撃の言葉を放つ。「アイは俺のビデオガールになったんだ――」。果たして翔は、アイを取り戻せるのか！？ そんな中、翔と好意を寄せるリカ、関係が思うように進まない恋人同士の奈々美と智章、それぞれにも転機が訪れ始める……。
古矢智章（清水尋也）は、アニメプロデューサーの清水浩司（村上淳）のもとでアシスタントとしてアニメ制作の勉強を始めるが、スタジオで会った天野アイ（西野七瀬）は、智章のことを一切覚えていない。そんな中、弄内翔（野村周平）は、アイを取り返すために、再びスタジオを訪れる。 清水が公開したアイの動画は、瞬く間に話題となり、アイは“ネットを騒がすブレイク必至の謎のアイドル”としてテレビや雑誌などで特集される。何も知らなかった柴原奈々美（飯豊まりえ）は智章を攻め、智章もアイが記憶喪失になっていることを翔に問い詰めだし、3人の関係に深い亀裂が入る。 アイの記憶を取り戻したい翔は、奈々美のアドバイスを受け、アイの記憶が戻ることを信じ、想いを込めたイラストを描いてアイに渡そうとする。 一方、清水のビデオガールと思い込んでいるアイは、清水のために掃除していると、見知らぬ少女と自分が仲良く写っている古ぼけた写真を発見する。撮影された日付は25年前で……。
街で弄内翔（野村周平）を見かけ、完全に記憶が戻った天野アイ（西野七瀬）。しかし、翔は柴原奈々美（飯豊まりえ）と楽しそうにカフェで過ごしていたため、アイはとっさに記憶が戻っていないフリをして逃げてしまう。翔の隣という居場所を失ったアイは、清水浩司（村上淳）のもとで再生期間を全うすることを決意する。 アイのアイドル化が着々と進み、デビュー曲のお披露目会見まであと2週間に迫った頃。アイがビデオガールだと信じた奈々美は、翔の力になろうと清水のアシスタントになった古矢智章（清水尋也）に協力を請うが、奈々美と智章の会話は、全くかみ合わない。 そんな中、清水のスタジオを意外な人物が訪れる。弄内洋太（戸次重幸）だ。アイで金儲けしようとする清水に、あと1カ月で消えるアイを自由にして欲しいと懇願するが、実は25年前にも2人は会ったことがあるらしく…。 アイと翔の気持ちが交差する第10話、2人は再び一緒に過ごすことはできるのか！？
弄内洋太（戸次重幸）は、突然、高熱にうなされるビデオガール・天野アイ（西野七瀬）を車で連れ去る。突然の出来事に驚いた弄内翔（野村周平）は、必死に追いかけるが見失ってしまう。その後、洋太から「アイを熱で停止させないためだ。詳しくは改めて」と連絡を受ける翔。しかし、またしてもアイを失い、言葉を失う……。 しばらく気を失っていたアイが目を覚ますと、そこにはアイにそっくりな人間が立っていて、「私の名前は、天野あい」と言う…。人間のあいは、25年前、奇跡が起きたことにより人間になれたと説明する。その話を聞いてアイは、自分も人間になれるのではと期待を抱くが……。 アイに残された再生時間はあと5日。翔を想えば想うほど熱はあがる上、人間になれる保証はないない――。自分が置かれた状況を悟ったアイは、ある決意をする……。
天野アイ（西野七瀬）の再生時間は残りあと2日。アイに成長した姿を見せようと、弄内翔（野村周平）は、アイのためにあるサプライズ計画をしていた。一方、古矢智章（清水尋也）は、柴原奈々美（飯豊まりえ）を公園に呼び出す。これまでのことを謝り、距離を縮めようとする智章に対し、嫌悪感をあらわにする奈々美。2人は感情をぶつけ合うことで少しずつ関係を変化させていく……。 アイと翔は、残り少ない時間を惜しむように、翔の幼少時代の話などを夜通し語りあう。そして迎えた最後の日。アイは、翔との念願の初デートのため、翔が買ってくれた服を着る。テンションがあがるアイを連れ、翔はとっておきの場所へ案内する。さらに、智章と奈々美に協力してもらい、あるサプライズ計画を進めていた――。 ビデオガール・天野アイと過ごした3か月。翔は成長した姿をアイに見せて、想いを伝えることはできるのか？奇跡のような最後の1日が始まる。
数日後にテープの中に戻る運命のビデオガール・アイが、ルールに反し愛してしまった翔との別れを自分なりに受け入れるきっかけとなったエピソード。
叶野健人（萩原利久）の通う高校では、「マイ！」と叫び暴れる生徒が続出する事件が起きていた…。 ある日、健人の幼馴染だった現役女子高生モデルの朝川由那（武田玲奈）が転校してくる。思い切って由那に声をかけるが、由那は健人のことを覚えていない。その頃、彼女にフラれムシャクシャしていた柳（柾木玲弥）は、放送室から『神尾マイ（山下美月）「元気を出して」』というVHSを発見する。
同じクラスに転校してきた現役女子高生モデルの朝川由那（武田玲奈）に、写真のモデルを断られた叶野健人（萩原利久）は、放送室でVHSテープを発見する。家に持ち帰り再生してみると、テレビ画面から神尾マイ（山下美月）と名乗る少女が飛び出してくる。 再生期間の3か月間、主人の命令に従うという彼女に対し、戸惑う健人だったが、「あなたのためなら、なんでもする！」という言葉を聞いた健人は、ある命令を言い渡す…。
「俺と朝川由那（武田玲奈）を付き合わせろ。」という叶野健人（萩原利久）の命令に従い、言い寄ってきた男を排除した、ビデオガール・神尾マイ（山下美月）。 ある日、マイは由那の写真集制作の話を知る。調べてみると、カメラマン・小山内（三浦誠己）の撮影した写真集はどれも過激なものばかり。それを知った健人は、「小山内を潰せ」とマイに命令を出す。そして、写真集の撮影が行われている山奥のロッジで、マイが動き出す…。
叶野健人（萩原利久）の命令により、朝川由那（武田玲奈）に取り巻く男たちを次々と排除していったビデオガール・神尾マイ（山下美月）。 マイのおかげで、由那との距離を少し縮めた健人だったが、クラスの皆と仲良く話しているのをみて、健人は焦燥に駆られる。 ある日、突然、SNS上に由那の悪口が書かれており、由那は一気に学校で孤立してしまう。由那へのいじめがエスカレートしているのを見かねた健人は、由那を呼び出す…。
「あなたが行けば、きっと喜ぶ」そう言い放ったビデオガール・神尾マイ（山下美月）の狙い通り、朝川由那（武田玲奈）とさらに距離を縮めた叶野健人（萩原利久）。 由那との初デートを控えた健人は、マイとデートのシミュレーションをするが、マイのプランに疑問を抱く。迎えた当日、不安を残したままマイのデートプランを遂行する健人。 果たして由那の反応は…？また、マイへの依存が進行している健人に、ある現象が起こり始める。
神尾マイ(山下美月)の計画通り、女子高生モデルの朝川由那(武田玲奈)と付き合った叶野健人(萩原利久)。 二人の交際が順調に進むかと思いきや、由那は学校の教師・松井（岡田義徳）から、健人が従姉妹と言っていたマイは、実は“ビデオガール”という危険な存在だと知らされ、不信感が募る。 そんな中、二回目のデートで健人の家を訪れた由那は、マイのビデオテープを発見してしまい…。そして、マイは忽然と姿を消してしまう。
健人(萩原利久)の部屋から姿を消したビデオガール・マイ(山下美月)は、学校の教師・松井(岡田義徳)に軟禁されていた。松井は、これまで学校で起きた不可解な事件や、過去に自分の身に起きたある事件をマイに聞かせ、マイが忘れていた記憶を思い出させようとしていた。 そのころ健人は、由那(武田玲奈)が家に来た時から、マイのビデオパッケージが無くなっていることから、マイが姿を消したのは彼女の仕業だと責め立てる…。
松井(岡田義徳)により軟禁されているマイ(山下美月)。松井から自分の存在が人を狂わせていると聞かされ、どんどん自失していく。松井は思い通りにマイをコントロールしていき、最終的に自分の家に連れて帰る。 その頃、由那(武田玲奈)のおかげで、徐々に正気を取り戻していった健人(萩原利久)は、学校に通い始める。そんな時、マイを探している洋太(戸次重幸)と出会った由那は、洋太から衝撃の事実を聞かされる…。
突如、目の前に現れたマイ(山下美月)の姿に驚愕する由那(武田玲奈)。体調が悪そうなマイを自宅へと連れてきた由那は、処分されたはずのテープを松井(岡田義徳)が再生していることを知り、ショックを受ける。再生されるたびに、全て忘れるようにプログラムされているマイの体に、少しずつ異変が起こりだす…。 そして、川島(黒木ひかり)らにマイを見られた松井は、妹だと嘘をつき、校内で噂になるのを恐れ、ある命令を下す。
日常を取り戻し、部活動に励む健人（萩原利久）は、家にあったマイ（山下美月）のものを全て処分したと由那（武田玲奈）に伝える。久しぶりに健人と由那は二人の時間を過ごすが、何かに思い悩んでいる由那をみて健人は不安になる。 その頃、校内で妹の存在が噂になり苛立ちを隠せない松井（岡田義徳）は、自宅に洋太（戸次重幸）が訪ねてきたことから、軟禁していたマイを放送室に避難させた。そして、ある人物を消せと指示を出す…
マイ（山下美月）と久しぶりの再会を果たした健人（萩原利久）。自分の気持ちを伝える健人を前に、マイは突然苦しみだす。 二人の様子を見ていた教師・松井（岡田義徳）は、健人の前に姿を現し、マイが健人を覚えていたことに激怒。そして、もめる健人と松井は屋上から落下してしまう…。その日を境に、由那（武田玲奈）の家にかくまってもらうマイ。ビデオデッキのカウンターは刻々と過ぎ、再生時間は残り3日となっていた…。
マイ（山下美月）の再生時間は残りあと3日。ビデオを停止する前に時間をもらった健人（萩原利久）は、マイと一緒にキャンプ場を訪れる。小学生の頃、家族と最後に過ごした場所がキャンプ場で、辛い記憶となっていた健人。マイと焚き火やBBQをすることで新しい思い出を作り克服できたと話す。そして翌日、マイは健人に“願い”を告げる。健人と過ごした3か月で辿り着いた、マイの“行きたいところ”とは？ついに感動の最終回！
