Yui Yamada, seorang siswi SMA yang menyukai tanaman dan berkebun, mulai berkencan dengan Tomoka Kase, kapten tim lari sekolahnya. Yui pemalu, feminin, dan belum pernah menjalin hubungan. Di sisi lain, Tomoka adalah orang yang lincah, tomboi, dan populer di antara teman-temannya. Meskipun berbeda dalam banyak hal, mereka mencoba untuk memahami dan mendukung satu sama lain sambil mengalami kegembiraan yang menyertai keajaiban cinta pertama.
Asagao to Kase-san adalah kisah mengharukan tentang dua gadis yang berurusan dengan perasaan mereka yang terus meningkat satu sama lain bersama dengan kekhawatiran lain yang mengganggu hati para gadis yang sedang jatuh cinta.