Nogizaka Haruka No Himitsu se fija en la preparatoria privada llamada Academia Hakujō en Japón y se centra en el protagonista masculino, Yūto Ayase, y su compañera de clase, Haruka Nogizaka.

Mientras Yūto es bastante ordinario, Haruka es muy atractiva, inteligente y rica. Ella es la chica más inalcanzable de la escuela y es tan idolatrada que sus compañeros la nombran como Nuit Étoile (en francés, La Estrella de noche) y Lumière du Clavier(Luz del piano). Un día, el buen amigo de Yūto, Nobunaga Asakura, le pide que devuelva un libro a la biblioteca de la escuela, y cuando lo va a devolver, Yūto tropieza con Haruka y descubre su más oscuro secreto: ella es un fan de anime, manga, y de la cultura otaku. Él se compromete a mantener su secreto y los dos se hacen amigos. Yūto hace todo lo posible para ayudar a Haruka con su pasatiempo secreto, mientras que se desarrolla una relación con ella.