山田告诉网友们自己打算向沙织告白，本以为会得到大家的支持，却遭到所有人反对，但尽管众人苦口婆心劝说山田不要痴心妄想，山田仍然决定向沙织表白自己的感情。

沙织的好朋友果布知道山田是御宅族，见到两人约会时，对山田露出露骨的厌恶，善良的沙织不断为沙田说好话，不过心里却又有些矛盾。为了让沙织接受自己，山田下定决心不再做御宅族，打算把家里的所有动漫商品全部处理掉，结果卖的卖送的送终于全部清空。

偶然的机会下山田得知沙织的生日即将来临，于是决定送沙织一件生日礼物，谁知当天不仅下雨，沙织更被朋友强拉去樱井的店庆祝，幸亏在出租车中沙织看到外面雨中的山田，看着走到自己身边并为自己打伞的沙织，山田告诉沙织，自己已经不做御宅族了，接着就晕倒在沙织面前。

山田发高烧住进医院，知道电车男一切真相的樱井到医院来，骗山田说自己是沙织的未婚夫，并警告山田不准再接近沙织。另一方面，樱井又告诉沙织，其实山田很讨厌她。此时山田的妹妹小奎，跑来警告沙织，不准再让自己的哥哥这么痛苦，不准再戏弄他。让沙织以为山田真的很讨厌自己，感到非常痛苦，于是下定决心不再见山田。

山田出院后把“爱玛仕”女士有未婚夫的消息告诉了网友们，网友们却鼓励他不要轻易放弃，于是山田终于下定决心再次给沙织打电话，打到家里接电话的却是沙织的母亲由纪，由纪告诉慌乱的山田，沙织最讨厌别人骗她。于是山田也下定决心，回归御宅族身份，并把一切都向沙织坦白。某天沙织突然造访山田家，看着满屋子的动漫商品，山田坦诚地说出了自己的一切。沙织告诉山田，他的房间很有个性，自己很喜欢。回到家后更打电话给山田，表示报答山田送生日礼物给自己。

山田下定决心不再欺骗沙织，于是向沙织坦白自己很喜欢动慢和电玩，皇天不负有心人，沙织不仅没有因此看不起山田，还因为他的诚实坦然地接受了山田。沙织回家后更打电话给山田，约他一起去御宅族们的天堂秋叶原。

约会当天，山田陪沙织在秋叶原闲逛，买了电脑以后，两人更亲密地一起照了大头贴，还去游戏中心玩，碰到山田的两个好朋友松永和川本，两人在得知沙织知道山田是御宅族后仍然这么亲密，对沙织大起好感。傍晚山田更带着沙织来到每次有烦恼就会独自上来的天台，并告诉沙织这是基于自己勇气的秘密基地。

几天后山田到沙织家帮忙装电脑，得知沙织目前还没有男朋友，山田兴奋不已。沙织的母亲由纪对山田提出，希望一起吃顿饭。结果当天山田在饭桌前非常紧张。情敌樱井更买通餐厅的服务生，给山田吃了很多辛辣的东西，正当一片混乱的时候，沙织的父亲健吾出现了，更逼迫由纪答应离婚。

回到家后，沙织的弟弟启介气愤地告诉沙织，山田把他和沙织的事情都写在了网络论坛上。

沙织得知自己和山田之间发生的事情，都巨细无遗地被写在了网络上，大感震惊。而山田仍然一无所知，还把即将再到沙织家的事情写上去，结果刚到门口就被愤怒的启介打了出来，沙织也很生气地对山田说：“不要再出现在我面前了！”

大受刺激的山田回到家上网诉苦，网友们也不知如何是好，只能努力安慰他。裕子和果步想倒追山田的朋友松永，于是希望沙织牵线搭桥，但沙织表示已经不打算再见山田了。美铃则在得知启介因电车男事件为难山田而对启介大加指责。樱井则认为这是个好机会，开始重新追求沙织。

沙织、果步和裕子去了意大利出差。觉得是自己让山田被沙织拒绝的美铃造访了山田家。

电车男很久没有上论坛了，网友们都感到很寂寞，留言的人越来越少，于是大家决定在秋叶原呼唤山田，让他回到网上来。

某天山田到秋叶原，发现到处都写着激励自己的话，让山田大受鼓舞和感动。

沙织回国的当天，正是山田辞去工作的日子。山田打电话给沙织，告诉她自己把想对她说的话都写在了论坛上，自己则在获得勇气的秘密基地等沙织。

当山田正在只有他和沙织知道的秘密基地等待沙织到来的时候，沙织终于上网到论坛去看电车男和大家的留言了，结果所看到的文字并非她想象的卑鄙，而是充满了一个懦弱的动慢迷如何克服自己，为了追求心仪的女孩逐渐成长为一个堂堂正正男子汉的轨迹，沙织跟随着这些文字，逐渐回忆自己和山田相处以来的点点滴滴，受到很大感动，在电脑面前感动得泪流满面。最后终于按耐不住对山田的感情，冲出了房间。

然而好事多磨，一直在沙织房外监视的樱井，打电话给山田，骗他说沙织受伤进了医院。单纯的山田信以为真，冲忙离开秘密基地到医院寻找沙织。

沙织来到秘密基地，已经人去楼空，樱井来到告诉她，山田正在车站。其实樱井是在欺骗沙织，他打算让沙织对山田彻底失望，然后投向自己的怀抱，谁知山田的来到却打破了樱井的如意算盘。

山田和沙织亲密地来到秘密基地，在沙织的鼓励下，山田终于颤抖着泪流满面地告白了！

和沙织成了幸福的小情侣之后，山田又向网友们报告最近的动态，可是网友们告诉他，这里已经不欢迎他了，这里是单身汉的板块，山田已经可以毕业了，于是在眼泪和鼓励的话语中，所有人轮流填满了1000条留言，电车男从此离开了大家。