La Preparatoria Suimei de Artes, afiliada a la Universidad de Artes de Suimei (conocida como "Suiko"), alberga dormitorios especiales para los estudiantes más singulares y problemáticos. Los dormitorios Sakurasou, como se les conoce comúnmente, son el hogar de estos individuos excepcionales. A diferencia de los dormitorios regulares, Sakurasou no cuenta con supervisores ni cafetería, lo que significa que los propios estudiantes deben encargarse de todas las tareas domésticas, desde cocinar hasta limpiar. Además, las actividades mensuales como la limpieza obligatoria fuera del campus son un gran proyecto que puede consumir un día entero.
Kanda Sorata, un estudiante de segundo año de Suiko, se ve obligado a trasladarse a Sakurasou tras ser expulsado de su dormitorio habitual por albergar un gato. Su nueva vida en Sakurasou está llena de obligaciones inesperadas. Tan pronto como se instala, Shiina Mashiro, una artista de fama mundial que apenas puede cuidar de sí misma, llega y Sorata se encuentra en la posición de tener que cuidarla, lo que pone su mundo patas arriba.
Sorata se despierta una mañana y se encuentra rodeado de siete gatos abandonados que ahora dependen de él. La última esperanza de Sorata era encontrarles un hogar, pero por alguna razón, el número de gatos no disminuyó, sino que aumentó. Como una maldición, Sorata encontraba gatos abandonados dondequiera que iba. No podía hacer nada ante su desgracia. "No se peguen tanto a mí. Ya estoy buscando los propietarios ahora", les decía a los gatos, quienes se daban la vuelta y empezaban a lavarse la cara.

En Sakurasou, los chicos y las chicas viven juntos, sumando un máximo de cuatro estudiantes presentes en un momento dado. Sorata, en su edad rebelde, declaró ante el director su decisión de mudarse a Sakurasou, sin darse cuenta de que había tomado una decisión equivocada en el momento más crucial de su vida. De inmediato, llamó a una reunión en su cerebro para debatir sobre quién debería asumir la responsabilidad de cuidar de los gatos.
Mitaka Jin, otro residente de Sakurasou, le dice a Sorata con su lengua afilada: "El gato blanco, Hikari, es el único que mantienes. Si trabajas duro para encontrar a alguien que lo adopte, entonces el problema de tu alojamiento puede ser resuelto". Aún así, Sorata seguía tratando de reclutar propietarios para sus gatos.
Entre los residentes de Sakurasou se encuentra Misaki Kamiigusa, una estudiante de tercer año en Suiko. Es muy sociable y optimista, y a menudo Sorata se refiere a ella como una "extraterrestre". A pesar de sus buenas notas y su talento para el dibujo y la animación, la escuela la envió a Sakurasou porque prestaba demasiada atención al anime y al dibujo de manga. Misaki vendió una animación a una editorial famosa, lo que le proporcionó una fortuna suficiente para vivir sin preocupaciones el resto de su vida. Está enamorada de Jin, y actúa de forma muy abierta para expresar sus sentimientos, pero él se involucra con muchas otras chicas, lo que la deprime. Finalmente, los dos se convierten en pareja durante el quinto volumen de la novela.
Otro residente es Jin Mitaka, un estudiante de tercer año de Suiko y amigo de la infancia de Misaki. Aunque también está enamorado de ella, siente que no es lo suficientemente bueno para ella, por lo que se convierte en un mujeriego. Ha salido con varias chicas, pero al final rompe con todas ellas y se convierte en la pareja de Misaki durante la quinta novela. Quiere convertirse en un dramaturgo y, más tarde, asiste a una universidad en Osaka para lograr su objetivo.
Ryūnosuke Akasaka es un estudiante de segundo año de Suiko y un hikikomori que rara vez sale de su habitación. Se comunica con los demás residentes a través de mensajes de móvil o correo electrónico. Ha creado "Maid", un programa con la apariencia de una sirvienta que puede responder cualquier pregunta en segundos y posee conciencia y emociones propias. Ryūnosuke es un experto en programación y proporciona consejos útiles a Sorata para su proyecto de videojuego. Su objetivo es hacer que Maid sea lo más parecida a un ser humano real. Tiene ginofobia y puede desmayarse cuando una mujer lo toca.

La historia también presenta a Nanami Aoyama, una compañera de clase de Sorata que posteriormente se traslada a Sakurasou. A pesar de ser dura con Sorata, está enamorada de él, y todo el mundo, excepto Sorata, se ha dado cuenta. Escapó de casa para convertirse en seiyū en contra de la voluntad de sus padres y tiene que vivir por su cuenta. Tras quedarse sin dinero para vivir en la residencia normal y darse cuenta de que Sorata y Mashiro se estaban acercando, decide mudarse al dormitorio Sakura.
Sorata, desesperado por escapar de Sakurasou, un lugar que considera de extravagancias, es encargado por Chihiro Sengoku, la profesora responsable de la residencia, de ir a buscar a su prima a una estación de metro. Con solo una foto para reconocerla, Sorata se dirige hacia allí y se da cuenta de que ella tiene su misma edad. Finalmente, se traslada al dormitorio Mashiro Shiina, una atractiva joven reconocida mundialmente por sus pinturas, pero que no tiene ni la menor idea sobre cómo cuidar de sí misma. Sorata se ve obligado a encargarse de las tareas cotidianas de Mashiro, hasta el punto de tener que elegirle la ropa interior, ya que Mashiro podría salir a la calle sin ella.
MI OPINIÓN AL ANIME DE SAKURASOU NO PET NA KANOJO - PRIMERA TEMPORADA - / Sakurasou
Mashiro es una artista de fama mundial transferida a Suiko en su segundo año para aprender a dibujar manga. Aunque sus obras son admiradas, carece de sentido común y de expresión de sus propios sentimientos. Al principio, tiene calificaciones muy malas, pero gracias a su talento artístico, puede memorizar preguntas de exámenes y obtener altas puntuaciones con facilidad. En la tercera novela, Mashiro comienza a tener sentimientos de amor hacia Sorata y afirma que no puede vivir sin él.
Sakurasou no Pet na Kanojo es una serie de novelas ligeras escritas por Hajime Kamoshida e ilustradas por Kēji Mizoguchi. Una adaptación a manga ilustrada por Hōki Kusano fue serializada por ASCII Media Works. Un CD drama fue publicado en 2012, y una adaptación a anime de 24 episodios por J.C.Staff se emitió entre octubre de 2012 y marzo de 2013. La serie ha utilizado cinco temas musicales a lo largo de su emisión.

La historia explora los desafíos de los residentes de Sakurasou para salir adelante y cumplir sus objetivos personales. A lo largo de la serie, Sorata se interesa en el desarrollo de videojuegos, aunque sus propuestas son rechazadas reiteradamente. En la sexta novela, decide hacer un juego por su cuenta. Chihiro lo elige para cuidar de la vida cotidiana de Mashiro, y aunque se resiste al principio, termina por acostumbrarse y empieza a sentir algo por ella. Al final de la octava novela, se confiesa a Mashiro.
El anime termina de manera diferente a la novela ligera y el manga. En el anime, tras estar a punto de cerrar Sakurasou, consiguen impedirlo y los dos senpais se gradúan. Sin embargo, el anime no muestra si los protagonistas llegan a besarse. En la novela, los protagonistas profundizan aún más en su relación, y Nanami le confiesa a Sorata que lo ama. Después de un viaje grupal, se desata un triángulo amoroso entre Sorata, Mashiro y Nanami. Al final, Sorata y Mashiro terminan en buenos términos, y Misaki y Jin se casan, pero no tienen hijos.