Die OVA von *Chūnibyō demo Koi ga Shitai!* setzt die Geschichte der Hauptfiguren fort, die bereits in der Hauptserie etabliert wurden. Die Handlung spielt nach den Ereignissen der ersten Staffel und konzentriert sich auf die Beziehung zwischen Yuta Togashi und Rikka Takanashi. Yuta, ein ehemaliger Chūnibyō-Patient, der versucht, seine vergangenen Fantasien hinter sich zu lassen, und Rikka, die immer noch an ihren kindlichen Vorstellungen festhält, erleben gemeinsam alltägliche Situationen, die durch Rikkas fantasievolle Sichtweise oft humorvoll oder absurd werden.

In der OVA wird ein Ausflug der beiden in einen Freizeitpark gezeigt, bei dem sie von ihren Freunden Shinka Nibutani, Sanae Dekomori und Kumin Tsuyuri begleitet werden. Der Ausflug dient als Rahmen für eine Reihe von komödiantischen und herzerwärmenden Momenten, die die Dynamik zwischen den Charakteren weiter vertiefen. Rikkas Chūnibyō-Verhalten, das sich in ihrer Vorliebe für dramatische Gesten und imaginäre Kämpfe äußert, steht im Kontrast zu Yutas Bemühungen, ein normales Leben zu führen. Dennoch zeigt sich, dass Yuta Rikkas Eigenheiten akzeptiert und sogar schätzt, was ihre Beziehung stärkt.

Die OVA bietet keine tiefgreifende Handlungsentwicklung, sondern konzentriert sich auf die Interaktionen der Charaktere und ihre persönlichen Beziehungen. Shinka und Sanae, die oft in einem freundschaftlichen Rivalitätsverhältnis stehen, sorgen für zusätzliche komödiantische Elemente, während Kumin mit ihrer ruhigen und entspannten Art eine ausgleichende Rolle einnimmt. Die OVA bleibt thematisch eng mit der Hauptserie verbunden und betont die Themen Akzeptanz, Freundschaft und die Balance zwischen Fantasie und Realität.