《只有神知道的世界OAD》延续了正片的奇幻恋爱喜剧风格。主角桂木桂马是个沉迷于二次元美少女游戏的高中生，被称为“攻陷之神”。在OAD中，桂马依旧在游戏世界里享受着攻略虚拟女友的乐趣。然而，他与恶魔艾露西的契约仍在继续，要在现实中攻略真实的女孩子。这次他们遇到了新的挑战，一个性格傲娇又神秘的女孩出现在桂马的生活里。艾露西催促着桂马去攻略她，桂马虽不情愿但也只能硬着头皮上。在攻略过程中，发生了一系列搞笑又温馨的故事，桂马逐渐发现这个女孩不为人知的一面，而女孩也在与桂马的接触中，内心发生了微妙的变化。