Tại Học viện nữ sinh Fujisaki, chủ tịch hội học sinh Natsuo Maki là mẫu mực của sự duyên dáng và hoàn hảo, được tất cả các cô gái trẻ theo học tại trường ngưỡng mộ. Một ngày nọ, Riko Kurahashi đi vào phòng hội học sinh trong một công việc lặt vặt, và phát hiện ra Natsuo đang thực hành kỹ thuật hôn trên gối của mình, một hành động không hề duyên dáng và cũng không tao nhã. Riko sớm phát hiện ra rằng Natsuo mong muốn có nhiều sự lãng mạn hơn trong cuộc sống của cô, dẫn cô đến thực hành những "tình huống lãng mạn" trong bí mật.
Thông cảm cho cô ấy, Riko đồng ý giúp Natsuo trong việc nghiên cứu tình yêu của cô ấy. Được đặt tên là "Phòng thí nghiệm tình yêu", dự án thực hành những yếu tố cần thiết của tình yêu và sự lãng mạn, chẳng hạn như tình cờ chạm mặt nhau và nắm tay nhau. Ngay sau đó, toàn bộ hội học sinh cũng tham gia vào niềm vui trong Phòng thí nghiệm tình yêu! Qua quá trình nghiên cứu và gặp gỡ thực tế, họ sẽ học được gì về chuyện tình cảm?
Đan xen những nhân vật vui nhộn và những tình huống hài hước, Love Lab xây dựng một câu chuyện về tình bạn và sự lãng mạn, đồng thời không bao giờ lỗi nhịp với những tràng cười sảng khoái.