3D Kanojo: Real Girl 2nd Season đưa khán giả gặp lại cặp đôi Tsutsui và Iroha khi mối quan hệ tình cảm giữa chàng otaku vụng về cùng cô bạn học xinh đẹp dần trở nên ổn định và khăng khít hơn. Thế nhưng, áp lực cùng những rắc rối từ cuộc sống thực tế xung quanh trường học vẫn không ngừng thử thách tình cảm của đôi bạn trẻ. Không khí học đường bắt đầu xáo trộn khi ngày hội văn hóa của trường cận kề. Trong khi Tsutsui bị cuốn vào khối lượng công việc bận rộn trong ban tổ chức, Iroha lại bị các bạn cùng lớp gây sức ép để ghi danh tham gia cuộc thi sắc đẹp của trường, tạo nên hàng loạt tình huống nan giải cho cả hai. Bộ phim hoạt hình dài tập 3D Kanojo: Real Girl 2nd Season do Nhật Bản sản xuất, phát sóng trọn vẹn 12 tập trong năm 2019.