《图书馆女友》是一部青春校园恋爱漫画，讲述内向的女主角林晓月每天放学后都会躲在校园图书馆的角落里阅读，却意外邂逅了经常来借书的阳光少年陈晨。两人因一本神秘的诗集相识，逐渐在书页间传递纸条、分享心得，展开一段温暖又青涩的图书馆之恋。然而林晓月一直不知道，陈晨是学校学生会会长，他每天来图书馆其实是为了避开人群，在书海中寻找自我。故事交织着成长、暗恋与双向治愈。
高考前夕，陈晨在图书馆最后一页书上写下“未来再见”，林晓月看到后鼓起勇气约他在老位置见面，两人约定考同一所大学。
林晓月在整理书架时发现陈晨留下的借阅记录，原来他三年前就开始借阅同一本诗集，每页都标注了暗号，对应着她的名字。
暴雨突至，图书馆只剩两人，林晓月没带伞，陈晨默默把伞塞给她，自己淋雨跑回家，这一幕被同学拍下发到校园墙。
林晓月将写给陈晨的情书夹进书本，却误借给隔壁班女生，引发一场乌龙，陈晨得知后主动找她解释。
老管理员看出两人的心意，故意安排他们一起整理旧书库，在狭窄的过道里，两人第一次靠得那么近。
开学第一天，林晓月在图书馆角落读到一本破旧诗集，被上面手写的批注吸引，而批注者正是坐在对面的陈晨。