《恋爱部屋》讲述了艺术学校美术生青木由里（新垣结衣饰）的新生活。姐姐结婚后，由里不得不离开原来的住处，搬进公寓独自生活。刚搬来时，她听从母亲的建议，带着礼物逐一拜访邻居，也因此对住在楼上的奥优高司（松田龙平饰）留下了深刻印象。
后来，由里到林业部门实习，意外发现自己要跟随的教授正是楼上的高司。在共同研究松树发光课题的过程中，她逐渐喜欢上了这个沉默寡言的男生。因为把准备送给姐姐的礼物遗忘在旧居，由里结识了新搬来的建筑师君太暑子（菊地凛子饰）。受到君太暑子那张令人欣然微笑的椅子启发，由里还设计出了一把能让两个人更加亲近的椅子，并准备带着它参加比赛。
原本以为这两段美好的友谊将成为新生活的起点，由里却因为一块被剪掉的窗帘，意外得知高司和君太暑子曾经是一对恋人，而自己如今居住的房子，正是君太暑子过去住过的地方。面对这段复杂的关系，由里渐渐陷入难以挣脱的三角情感之中。
