L’histoire tourne autour d’une mère, Yukie Kitazawa, et de ses deux filles adoptives, Rumi et Tomoko qui sont toutes deux au lycée. Yukie est impliquée dans un accident de voiture alors que son mari est en voyage d’affaires, et est obligée de rembourser l’autre partie, un jeune homme nommé Taketo Nogawa, par des moyens sexuels. Taketo et son père, un propriétaire d’entreprise puissant et corrompu, font chanter et violentent Yukie, Rumi et Tomoko.

Mais le mari de Yukie est impuissant depuis un certain temps (en raison de son attirance sexuelle réprimée pour Tomoko), et Yukie ne peut s’empêcher d’apprécier l’attention sexuelle que Taketo lui porte. Taketo est dépeint comme un jeune homme impulsif et frustré, enclin à des débordements occasionnels.

Yumi, qui travaille dans l’entreprise du père de Taketo, participe également au maelström émotionnel ; par moments, elle semble être une servante loyale de l’entreprise et de ses intérêts, par exemple en collectant l’argent dû par Yukie. A d’autres moments, elle semble plus préoccupée par la solidarité de la famille Kitazawa.

Au milieu de tout cela se tient Tomoko, la jeune sœur, une fille si innocente qu’elle aime tout le monde. Tomoko fait tout ce qui est en son pouvoir pour que la famille reste heureuse et unie malgré leur absence de liens génétiques.

Ai Shimai ne respecte pas strictement l’ordre chronologique ; il se pourrait que les deuxième et troisième parties dépeignent des fins séparées et alternatives. De plus, certaines scènes sont vues à travers les yeux de différents personnages, une technique narrative qui permet à l’histoire qui avance de revenir en arrière et de remplir là où elle s’est arrêtée précédemment. La série contient des scènes d’amour hétérosexuelles et lesbiennes (parfois dans la même scène). Tomoko et Rumi font même l’amour pendant que leur mère et Yumi font l’amour sur le lit, en utilisant un gode ceinture.