《三次元女友》本作是在原著同名漫画基础上改编的剧场版电影。筒井光是一名沉浸于二次元世界的超级宅男。一次，他帮助了在书店被冤枉偷书的一位女生，没想到她就是学校第一美少女五十岚色叶。这般机缘巧合下两人相识，随后筒井光突然被五十岚色叶告白，两个差距极大的人就这样开始了交往。
