Sierra Burgess Is a Loser'te, Los Angeles'ta lise öğrencisi olan Sierra, derslerinde başarılı ama görünüşü yüzünden kendine güvenmekte zorlanır. Bir gün Jamey'e aşık olur ve onun dikkatini çekmek için Veronica ile iş birliği yapar. Veronica, Sierra'ya daha kadınsı görünmesi için yardım eder, Sierra da bu sayede Jamey ile yakınlaşmanın yolunu arar. Dan, Sierra'nın yanında olur ve ona destek verir. Sierra, okulda hem duygularını gizlemeye hem de Jamey ile konuşmayı sürdürmeye çalışırken işleri karıştırır. Bu süreçte kendini daha iyi tanımaya başlar ve başkalarının bakışına göre hareket etmenin bedelini öğrenir.