Nyan Koi bercerita tentang Kousaka Junpei yang merupakan murid SMA kelas dua yang membenci kucing dan mengalami alergi dengan kucing . Itu semua terjadi bahwa gadis yang ditaksirnya – Mizuno Kaede, adalah gadis yang menyukai kucing . Suatu hari, ketika pulang ke rumah dari sekolahnya, Junpei menendang sebuah kaleng kosong dan tanpa disengaja merusak patung neko-jizou-sama (dewa pelindung kucing). Dia sadar bahwa kemudian dia bisa mendengar dan mengerti apa yang diomongin oleh kucing, termasuk kucing peliharaan keluarganya sendiri yang pemarah, Nyamusasu. Bagaimanapun, jika dia tidak mengabulkan 100 permintaan dari para kucing, dia akan berubah menjadi kucing dan mati karena alerginya sendiri.