《脑内中毒大作战》现年三十岁的樱井市子（真木阳子饰）由于性格原因，始终未曾拥有一段幸福甜蜜的爱情。前不久的聚会上她认识了帅气又有些木讷的23岁青年早乙女亮一（古川雄辉饰）。当市子与对方在熙攘的车站重逢时，她的心中竟然爆发某种悸动。是上前打招呼？还是安静路过？此时此刻，市子大脑里的会议室乱成一锅粥，担任议长的“理性”吉田（西岛秀俊饰）倡议举手表决，“积极”的石桥（神木隆之介饰）和“冲动”的鸠子（樱田日和饰）坚持要上前搭讪，而“消极”池田（吉田羊饰）则抵死不从，一旁负责记忆的岸先生（浅野和之饰）不紧不慢记录会议的内容。在这五个小人的鼓励下，市子走上前去，而一段奇妙的恋情也由此展开……　　本片根据水城雪可奈2010年公布的少女漫画改编。