《恋研！～我们变成动画啦！～》围绕一群热爱恋爱研究的学生展开。故事中，主角们所在的恋爱研究社团充满了青春活力与奇思妙想。他们会针对恋爱中的各种问题展开热烈讨论，从初次心动的感觉，到约会时的小细节，都成为大家研究的课题。社团成员们性格各异，有的活泼开朗，有的内敛羞涩，但都因对恋爱研究的共同兴趣走到一起。一次偶然的机会，他们的故事被制作成了动画。在动画制作过程中，他们不仅要面对如何将现实中的研究内容生动展现出来的挑战，还要处理成员之间的小摩擦和新的感情萌芽，一系列有趣又温馨的故事不断上演。