Quando gatinhos abandonados e sua boa consciência forçam Sorata Kanda do segundo ano a se mudar para o infame Dormitório Sakura afiliada à Universidade de Artes Suimei, o dormitório e seus excêntricos residentes desajustados viram sua vida de cabeça para baixo. A Sorata decididamente mediana acha difícil se encaixar na coleção bizarra de residentes do dormitório como Misaki, uma animadora enérgica; Jin, um dramaturgo playboy; Ryuunosuke, um programador recluso; e Chihiro, a gerente do dormitório, professora de arte e festeira.

Nanami, uma amiga de Sorata, uma estudante do segundo ano e aspirante a dubladora, o incentiva a encontrar novos donos para os muitos gatos, para que ele possa voltar rapidamente para os dormitórios regulares. No entanto, seu desejo de escapar do Dormitório Sakura vacila quando o "animal de estimação" do segundo ano Mashiro Shiina, uma sábia artística que quer se tornar um mangaká, transfere-se durante o trimestre da primavera e rapidamente se agarra a ele.

Apoiados pelas peculiaridades um do outro, Sorata e Mashiro saem de suas conchas e provocam mudanças nas vidas daqueles ao seu redor. Baseado na série light novel de mesmo nome, The Pet Girl of Sakurasou explora os fios finos que conectam talento, trabalho árduo, romance e amizade com seu elenco.