影山（渡辺大知）、飯塚（菊池風磨）、マリック（アイクぬわら）は、シェアハウスで共同生活を送っている。彼らは、恋愛を研究する大学院生・佐知（石井杏奈）が運営する恋愛サイエンス総合研究所の住み込みアルバイトに採用されたのだ。 研究所には、恋の悩み相談が舞い込む。３人は、依頼人の悩みを解決する仕事を任される。そんな中、研究所に大学生の果帆（大友花恋）が訪れる。 果帆は毎朝乗る電車で東京から秋葉原に向かう間、ほんの１２秒ぐらい同じスピードで並走する電車の窓際に立つ男性を見かけるようになった。しかし、ここ最近、彼の姿が見られず、果帆は気になって仕方ない。 どうやら果帆は、彼に恋をしたようだった。３人は、その男性を捜すことに。 しかし、手掛かりは、果帆が電車の車内から向かい側の電車に乗る男性を写した写真だけで…。

研究所に石渡（オラキオ）という男性が訪れる。影山（渡辺大知）、飯塚（菊池風磨）、マリック（アイクぬわら）、佐知（石井杏奈）は、彼の話を聞く。 石渡は最近、交通事故に遭って入院。幸い軽傷で済んだのだが、意識を取り戻した時に見知らぬ女性が涙を流して喜んでいた。その女性・日菜美（山崎紘菜）は石渡の恋人だったらしいのだが、彼にはまったく身に覚えがなかった。石渡は、記憶を失っていたのだ。 石渡のスマホには日菜美と一緒に映っている写真が残っていて、石渡が友人たちにも確認したところ、日菜美と付き合っていたことは間違いなかった。 石渡の入院中、日菜美は献身的に世話をしてくれた。石渡は日菜美に感謝しながらも、恋人としての愛情は持てない。石渡の相談は「どうしたらもう一度、日菜美に恋することができるのか？」というものだった。 影山、飯塚、マリックは、難題に頭を抱える。記憶を失い、生まれ変わった状態になった石渡は、もう一度同じ人に恋をするのか？ 飯塚は、石渡と日菜美は別れるしかないと断言。影山は、石渡が日菜美に再び恋をすることはありうると言う。一方、マリックは、運命的なめぐり合わせを信じていた。 影山は、人が恋に落ちるには何かのきっかけとタイミングが重要なのではないかと思いつく。 3人は、石渡と日菜美が付き合うことになったきっかけとタイミングを調べて、それを再現すればいいのではないかと考える。 石渡と日菜美は、友人同士で集まったバーベキューをきっかけに、付き合うようになった。3人と佐知は、石渡を呼んで実際にバーベキューをしながら当時の出来事を再現。石渡に、なぜ日菜美を好きになったのかを思い出してもらおうとするが…。

ある朝、飯塚（菊池風磨）が、夜中にキッチンで物音がして誰かの影が見えたと言い出す。しかし、影山（渡辺大知）、マリック（アイクぬわら）、佐知（石井杏奈）は物音を聞いていないし、身に覚えがなかった。飯塚は、不気味な現象に怯える。 そんな中、依頼人のみなみ（黒川智花）が研究所を訪れる。みなみは、高校時代に付き合っていた悠也（笠原秀幸）と結婚の約束までしたのだが、卒業してすぐ、一方的に別れを告げられた。数年後、みなみは聖里矢（笠原・２役）という男性と出会った。彼は、悠也と顔が瓜二つ。しかし、悠也と聖里矢はまったくの別人で血縁関係もなかった。みなみは、聖里矢と付き合い始める。聖里矢は悠也と性格がまったく違い、だらしない男だった。みなみは友人や親から、聖里矢の顔が好きなだけで付き合っているのだろうと言われて交際を反対されていた。 みなみは3人に向かって、同じ顔の人を好きになっても別に構わないはずだと主張。影山とマリックは、みなみが聖里矢に悠也の姿を重ねて幻影を追っているのではないかと心配する。すると、みなみは怒り出して帰ってしまう。 佐知は、依頼人に寄り添えなかった3人を叱る。3人はもう一度、みなみの話を聞くために連絡するが、返事はなかった。 「顔で好きになるのは、悪いことか！？」 ３人は、なぜ人は顔で人を好きになるのか、あれこれと考える。 翌日、影山のもとに、外出していた飯塚から電話が来る。飯塚は、みなみの家を訪ねたのだが、聖里矢が出てきて因縁をつけられ、あわてて逃げたのだという。 「もしかしたら、そっちに行くかもしれない」 「ええっ！？」 聖里矢が飯塚を追いかけて研究所に押しかけてくるのではないかと混乱する影山とマリック。その時、玄関のチャイムが鳴る。マリックが恐る恐るドアを開けると、そこに立っていたのは意外な人物で…。

影山（渡辺大知）、飯塚（菊池風磨）、マリック（アイクぬわら）は、結婚式場に来ていた。 3人は、結婚式から花嫁のエレナ（尾崎由香）を奪いにきたのだ。飯塚が搬入業者、マリックがカメラマンにふんして式場に潜入し、影山が2人に指示を出して計画を実行するはずだった。しかし、最初からトラブルが続発し、計画通りに進まない…。 なぜ3人が花嫁を奪うことになったのか？　話は前日にさかのぼる。 エレナが研究所を訪れ、奇妙な依頼をした。 「結婚式で私を奪って、できるだけ遠くに連れ去ってほしいんです」 エレナは、親同士の決めた縁談で郁夫という男性と結婚を決めてしまったものの、式の準備を進めるうちに、彼とは考え方や価値観が違うと気付いてしまった。一番の決定打は、郁夫に嘘をつかれていたことだった。というのも、彼女は郁夫に勧められて、よく当たるという占い師にみてもらった。2人の相性はピッタリだと言われて、エレナは結婚を決めた。しかし後になって、その占い師は郁夫が仕込んだニセモノと分かったのだ。 佐知（石井杏奈）は、恋愛相談以外は受け付けられないとして、エレナの依頼を断る。にもかかわらず、エレナに一目ぼれした飯塚が、佐知を無視して引き受けてしまったのだった。 結局、影山とマリックが式場に忍び込む。2人は、エレナと郁夫の式が行われているチャペルへと向かうが…。

研究所に3人組の女性・清水（山村紅葉）、田崎（千葉雅子）、瀬戸口（石野真子）がやってくる。ただし、彼女たちは依頼人ではなかった。 影山（渡辺大知）がスーパーで買い物をして帰ろうとした時、田崎たちに声をかけられた。彼女たちはお茶できる場所を探していたのだが、近くに喫茶店はなかった。清水は靴擦れして、あまり歩けないという。困っている彼女たちを放っておけなくなった影山は、研究所に連れて帰ってきた。その結果、影山は彼女たちのおしゃべりに付き合わされるハメに…。 彼女たちは高校の同級生で、同窓会から帰るところだった。同窓会では、卒業式の時に埋めたタイムカプセルをみんなで開けることになった。すると、当時書いた手紙や懐かしい写真がたくさん出てきた。その中に、彼女たちの初恋の人・充が書いた手紙も見つかる。 彼の手紙の最後には“俺はT・Sが好きだ。40年後、必ず会おう”と書かれていた。T・Sとは一体誰なのか？　充は同窓会を欠席していたため、本人に聞くこともできなかった。 3人とも、イニシャルがT・Sに当てはまる。彼女たちは、自分こそがT・Sだと言って譲らない。言い争う3人を前に、影山は困惑するばかり…。 飯塚（菊池風磨）とマリック（アイクぬわら）は影山から、女性3人組との一部始終を聞く。とるに足らない話だと意見が一致する影山、飯塚、マリック。しかし、彼女たちが忘れていった40年前の写真を見た飯塚は、コロリと態度を変える。18歳の頃の3人は、とてもかわいかったのだ。飯塚は、彼女たちの力になってあげようと言い出す。 翌日、研究所に清水が訪れ、飯塚が応対する。飯塚は清水から、T・Sが自分だという証拠を見せられるが…。

菜野花（仁村紗和）という相談者が研究所を訪れる。影山（渡辺大知）、飯塚（菊池風磨）、マリック（アイクぬわら）は、彼女の悩みを聞く。菜野花の兄・秀雄（濱津隆之）は32歳の今まで、恋愛経験がなかった。そんな彼が、恋をした。その相手は、世間を騒がせているゴルフ愛好家連続殺人事件の容疑者・福本たまみ（片山萌美）だった。 たまみをキャディに付けてゴルフコースを回った男性がなぜか数日後、遺体で発見される事件が発生。3年で8人が失踪し、亡くなった。不可解な連続死はゴルフ愛好家連続殺人事件として注目を集め、たまみが殺人容疑で逮捕される。しかし、彼女が犯人という決定的な証拠はなかった。 スポーツ紙記者の秀雄は取材で勾留中のたまみに面会して恋に落ち、結婚の約束までしていた。もしも、たまみが証拠不十分で不起訴になったら、秀雄が彼女のターゲットとなって殺されてしまうのではないかと菜野花は心配していた。彼女は、秀雄とたまみを別れさせてほしいと依頼する。 影山、飯塚、マリックは、“どうして獄中の人を好きになるのか？”をテーマに話し合う。しかし、連続殺人を犯したかもしれない女性に惹かれる理由が分からない。佐知（石井杏奈）は、秀雄本人に聞いてみることを提案。3人は、研究所に秀雄を呼んで彼の思いが本物かを確かめようとする。秀雄は、実際に会えば、たまみの魅力が分かると告げる。 たまみに興味を持った飯塚は彼女に会うため、拘置所へ向かう。面会を終えて帰ってきた彼は、たまみにすっかり魅了されていた。影山とマリックは、たまみがどんな女性なのか、興味津々。飯塚は、彼女にプロポーズしたと言い出し…。

影山（渡辺大知）、飯塚（菊池風磨）、マリック（アイクぬわら）は金欠で、佐知（石井杏奈）に払う電気代もなくなっていた。猛暑なのにエアコンがつけられず、3人はグッタリ。 そんな中、佐知が2つの仕事を持ってきて、どちらかを選ぶようにと告げる。1つは、比較的簡単に解決できる相談だが報酬が少ない。もう1つは、難しい相談だが報酬が多い。3人は、難しくて報酬の多い相談を引き受けると即答する。 依頼者はデパートに勤める女性・羽月（北香那）で、好きになった相手に告白して思いを伝えたいという相談。ただし、告白する相手は、レモン侍という着ぐるみのキャラクターだった。 羽月は、デパートで開催する物産展の企画を担当していた。物産展開催中のある日、羽月が仕事でミスをして上司に叱られてしまう。落ち込む彼女の前に、物産展に参加していたレモン侍が現れる。レモン侍は、羽月を慰める。その後、彼女は自分がレモン侍に恋をしていることに気付いた。しかし、彼女はレモン侍に入っている中の人ではなく、外見と中身を含めたレモン侍そのものに恋したのだという。 まず3人は、レモン侍に会いに行くことに。すると、レモン侍は着ぐるみが2つあり、中の人も何人かいることが分かった。3人は、羽月を慰めたレモン侍を手分けして捜し回る。 その頃、研究所では影山、マリック、佐知が羽月の話を聞いていた。彼女は、決して結ばれない恋と知りつつ、最後の思い出にレモン侍とデートをしたいと頼む。 羽月が帰った後、飯塚がレモン侍を連れて戻ってくる。中に入っていたのは、萩原という男性だった。羽月のことを聞かされた萩原は、自分も彼女が気になっていたと言い出し…。

影山（渡辺大知）は、研究所に押しかけてきた結花（石川恋）を、もう話すことはないと突き放す。しかし結花は帰らず、六郎（升毅）の許可を得て研究所に泊まる。翌朝、結花と顔を合わせた飯塚（菊池風磨）とマリック（アイクぬわら）は驚く。 まもなく相談者が研究所に来る予定だったが、劇団の公演が始まる飯塚は欠席。飯塚に代わって、結花が影山とマリックとともに相談を聞く。 相談者は、ドイツの証券会社に勤務する常楽寺（奥野瑛太）。彼は2ヵ月間、一時帰国していて、ドイツに戻る前に結婚相手を見つけたいと考えていた。それからマッチングアプリを使って2000人の女性とマッチし、さらに20人まで絞り込んだものの、誰が本当の“運命の人”なのかが分からない。常楽寺は、自分にふさわしい女性を探し出す手伝いをしてほしいという。 研究所には、常楽寺とともに20人の女性が集まっていた。影山たちは、常楽寺の“運命の人”を見極めるため、女性たちを観察する役目を任される。 まずは、ハードな海外生活を乗り越えられる知性と体力を試すクイズで、20人から10人に絞る。常楽寺を射止めるためにバトルを繰り広げる女性たち。その様子は、まるで恋愛リアリティーショーのようで…。 続いての課題は、常楽寺と2ショットデート。10人になった女性たちは、自分の特技を使って常楽寺にアピールする。 過酷な戦いを勝ち抜いたのは、3人。それでも常楽寺は、誰を選べばいいのか決められない。 最終審査はグループデート。常楽寺と3人は、意外な場所でデートすることになるのだが…！？

結花（石川恋）のことがまだ好きだと言い放った影山（渡辺大知）。彼の思いを知った佐知（石井杏奈）は、ショックを受ける。 飯塚（菊池風磨）は影山とマリック（アイクぬわら）に、佐知を好きになったと宣言。影山とマリックは、すぐに告白するクセをやめた方がいいとアドバイスする。 そんな中、佐知が倒れる。彼女はショックのあまり、眠らずに一晩中SNSでつぶやき続けて、アカウント凍結されてしまった。六郎（升毅）は、佐知をゆっくり休ませてあげようと提案。研究所も休みにしようとしたその時、相談者が訪れる。 やってきたのは、大学生の花巻（上川周作）。学生の傍ら、写真家であり映像クリエイターとして活躍する彼はいかにもモテそうな男性で、恋愛に悩んでいるようには見えなかった。 花巻が恋をしたのは、仲のいい女友達・美咲（塩川菜摘）。花巻は、告白に失敗して今までの関係が壊れるのを恐れていた。 花巻と美咲がどれだけ親密なのかを知るため、花巻のスマホに残っているSNSのやりとりや写真をチェックしていく。すると、美咲がブル美のファンだと分かる。 佐知が美咲と電話で話すことに。佐知が「親友から恋愛に発展することってあると思いますか？」と尋ねると、美咲は「あると思います」と答える。美咲も、花巻を恋愛対象として意識し始め、彼との関係を恋愛に発展させていいのか悩んでいた。 花巻と美咲は、すでに両思い。後は、お互いにその思いを伝えればいいだけだった。しかし、美咲からアドバイスを求められた佐知は「私だったら、友達のままでいい」と言ってしまう。 行き場のない影山への思いで自分自身をコントロールできなくなった佐知。結花を忘れられない影山。一方、大切な人だからこそ関係を変えたくないという佐知の言葉を聞いた飯塚は、告白をためらう。研究所メンバーをめぐる恋愛模様は、複雑にもつれていく…！

佐知（石井杏奈）が研究所を解散すると宣言。突然のことに影山（渡辺大知）、飯塚（菊池風磨）、マリック（アイクぬわら）は混乱する。六郎（升毅）は3人に、佐知が恋愛の研究をすることになった経緯を語る。 佐知にとって、恋愛は苦しみの源だった。彼女は、修士論文を放り出して姿を消してしまった。六郎は、苦しんでいる佐知を救ってほしいと3人に頼む。 3人と六郎は、佐知の行方が分かる手掛かりが残っていないか、手分けして探すことに。3人は、書きかけの修士論文を発見。そこには佐知の苦しみが感じられる言葉が綴られていた。 佐知の力になりたいと必死に彼女を捜す3人。彼女は、海辺にいた。影山は「僕たちに佐知さんの悩みを解決させてください！」と告げる。 佐知は、3人と一緒に研究所に戻ってくる。影山に恋してしまったと言えない彼女は、悩んでいないと言い張る。3人は、何とか佐知の悩みを聞き出そうとするものの、うまくいかない。 そんな中、影山が解散しようと言い出し、飯塚とマリックを驚かせる。影山は、解散前にお別れパーティーを開くことを提案。最後にみんなで言いたいことを言って楽しく騒いでいるうちに、佐知も悩みを言いたくなるかもしれないと考えたからだった。 飯塚は、佐知に告白すると意気込む。影山は結花（石川恋）もお別れ会に呼んで、自分の気持ちに決着をつけるつもりだった。 それぞれが打ち明けたい思いを抱きながら、研究所解散のお別れパーティーがにぎやかに始まり…。