沖縄合宿で、朝日のレンブラント光線によってムード値が最高の橋で、理論値的に最高のキスをした雪村と氷室だったが、採取した唾液の量が不十分で再測定することに。唾液測定の専門家を訪ねて、理学部生体制御学科へ向かう一同の前に、花魁のような格好に白衣をまとった妖艶な女・翠雨と、その恋人・クリスが現れる。雪村は翠雨たちに「好きを証明する実験」への協力を要請するが、翠雨たちの圧倒的な愛のオーラを見せつけられ…。

キスまでした雪村と氷室だったが、唾液中のオキシトシン量で、クリス・翠雨ペアに大敗してしまう。焦った雪村は、クリスたちに再度、対照実験を申し出る。しかし、雪村・翠雨ペアでの実験中、翠雨に誘惑され鼻の下を伸ばしてしまった雪村。それを見ていた氷室は、雪村と再び実験するも、すっかり拗ねてしまい、二人は痴話げんかに発展する。そんな雪村をクリスは冷ややかな目で見下ろして「男として失格だよ」と呆れてしまい…。

池田教授に博士課程への進学を勧められるも、進路を決めかねていた棘田だったが、池田教授の筋トレ愛に触れ、ソファーで慣れない腹筋に励んでいた。そんな棘田に虎輔は見惚れてしまう。一方、季節の変わり目に風邪を引いた氷室を心配して、雪村は家まで見舞いに行くが、熱にのぼせて艶っぽい氷室にドキドキしてしまう。そこに奏がやってきて、雪村は咄嗟に氷室の布団に隠れるのだが…。

奏の発案で「池田研究室理系女子会」をファミレスで開催することになったが、群れることが苦手だった氷室と棘田は「ぼっち談義」に盛り上がるばかり。女子っぽい恋バナで場を盛り上げようと、奏は氷室に雪村の好きなところを尋ねるが、氷室は資料を手に淡々と分析を始めてしまう…。一方、藍香役の声優・雛森蓮のライブでペンライトを激しく振っていた虎輔。振り向くとそこには棘田と氷室の姿があって…！？

雪村と氷室は、自分たちのこれまでを山本が漫画化することを認める代わりに、山本に読者から「好きの証拠」を集めてもらうことにした。漫画は好評を博し「アニメ化も夢じゃない」とホクホク顔の山本をよそに、高校時代の恋をひきずったままの奏は、式城からの告白に思い詰めていた。「好きって一体なんだろう」と不安でいっぱいの奏を見て、雪村はアドバイスをしようとホワイトボードに方程式を書き出すのだが…。

いつものようにPC作業に励む雪村に、突然氷室は「私、貴方のことが好きだわ」と告白し、雪村は激しく動揺する。しかし、一度目の告白と違って淡々と想いを告げる氷室に対し、雪村は「いかなる理論を持って俺を好きだと判定した？」と尋ねる。すると、氷室は雪村をデートに連れ出して、心拍数計測、感情カウンター、キス実験、唾液検査など、以前にもやったことのある実験を再び始める…。

式城から遊びに行こうと誘われた奏は、悩んだ挙げ句、デートをしてみることにした。それを聞いた氷室は、思わず身を乗り出して、奏にも好きな人ができるかもしれないと祝福しつつ、奏のデートを遠くから観察・分析して好感度の研究に活かそうと張り切る。そこに雪村もやってきて、今回のデートで新たに考案した高感度の統一単位「奏ラブパワー」を計測すると宣言し、ダブルデートをすることになるのだが…！？

奏たち多くのカップルを間近に見ながら、愛する藍香と一緒に服を選んだり、映画を観たり、デートを楽しんだ虎輔だったが、自分だけ人形遊びをしているのではないかと感じてしまい、涙を流しながら絶叫する…。一方、奏はデート中に式城から「普通じゃない感じだった」と言われ、ショックを引きずっている。それを見た雪村は、「普通」の定義を奏に問いかけ、「『普通』に執着して生きることは、実に下らない」と断定して…。

学外からも多くの人がやってくる学園祭「むつみ祭」で、恒例の出し物を催すことになった池田研究室。雪村は、多数のコスプレ衣裳を用意し、一般客にも貸し出して、魅力度評価に参加させることで、恋愛における「見た目」要素の重要性について、大規模実験をしたいと提案する。「見た目」がいかに大事かを力説すべく、雪村はスクリーンに氷室のナース服、メイド服、黒猫風などのコスプレ衣装を次々と映し出してしまい…！？

雪村が家庭教師のバイト先で、女子高生と部屋で二人きりになっていることを知った氷室は、雪村が鼻の下を伸ばしているのではないかと不安を募らせる…。その女子高生・春は、期末試験の平均点が38点で勉強が苦手だった。春の父が娘に対して「出来損ない」と罵倒するのを目の当たりにした雪村は…。一方、むつみ祭が開幕し、池田研が催すコスプレ体験室にはきゃぴきゃぴな双子姉妹レイヤーがやってきて…！？

むつみ祭で「ウェディングドレスと結婚年齢の関係性」について議論する虎輔たち。三十路間近の山本は、親からのプレッシャーもあり、虎輔に執拗に求婚する…。ようやく山本から逃げ切った虎輔が振り返ると、そこにはウェディングドレスに身を包んだ棘田の姿があった。そばにいた子どもから「結婚しないの？」と聞かれた二人は…。一方、式城とむつみ祭を回っていた奏は、式城の前で雪村を「知らない人」と冷たく突き放してしまう。