A história de Brother Complex mergulha nos complexos laços familiares e nos segredos ocultos por trás de uma convivência aparentemente comum. Em um cenário onde a proximidade pode ser tanto um refúgio quanto uma fonte de tormento, os sentimentos não correspondidos ganham vida em meio a dilemas pessoais e relacionais.
Eunwon nutre uma paixão secreta por seu irmão mais velho, Woosuk, com quem divide o mesmo teto há um ano. Para se manter perto de Woosuk, que na verdade é seu meio-irmão, Eunwon chega a se disfarçar e se tornar seu colega de quarto. A expectativa de uma vida universitária tranquila e cheia de momentos especiais é abalada por um incidente inesperado.
Após uma noite em uma festa, onde Woosuk estava embriagado, a dinâmica entre eles muda drasticamente. Woosuk, sem memória do ocorrido, age como se nada tivesse acontecido, deixando Eunwon em um turbilhão de confusão e desejo. Diante da indiferença do irmão, Eunwon se vê impelido a uma decisão arriscada, buscando confrontar a verdade de seus sentimentos e a natureza de seu relacionamento, onde a linha entre o afeto fraternal e a paixão proibida se torna cada vez mais tênue.