La historia gira en torno a una madre, Yukie Kitazawa, y sus dos hijas adoptivas, Rumi y Tomoko, que están en el instituto. Yukie sufre un accidente de coche mientras su marido está de viaje de negocios, y se ve obligada a compensar a la otra parte, un joven llamado Taketo Nogawa, por medios sexuales. Taketo y su padre, un poderoso y corrupto empresario, chantajean y violan a Yukie, Rumi y Tomoko.

Pero el marido de Yukie es impotente desde hace tiempo (debido a su reprimida atracción sexual por Tomoko), y Yukie no puede evitar agradecer la atención sexual que le muestra Taketo. Taketo es retratado como un joven impulsivo y frustrado, propenso a los arrebatos ocasionales.

Yumi, que trabaja en la empresa del padre de Taketo, también se une a la vorágine emocional; a veces, parece ser una leal servidora de la empresa y de sus intereses, como cobrar el dinero que le debe Yukie. En otras ocasiones, parece más preocupada por la solidaridad de la familia Kitazawa.

En medio de todo está Tomoko, la hermana menor, una chica tan inocente que quiere a todo el mundo. Tomoko hace todo lo que está en su mano para mantener a la familia feliz y unida a pesar de su falta de vínculos genéticos.

Ai Shimai no se ciñe estrictamente al orden cronológico; podría ser que la segunda y la tercera parte representen finales alternativos y separados. Además, algunas escenas se ven a través de los ojos de diferentes personajes, una técnica narrativa que permite que la historia que avanza vuelva a cambiar y complete lo que dejó anteriormente. La serie contiene relaciones amorosas tanto heterosexuales como lésbicas (a veces en la misma escena). Tomoko y Rumi incluso tienen sexo mientras su madre y Yumi tienen sexo en la cama, usando un consolador con correa.