Sanae Dekomori ist eine Schülerin im dritten Jahr der Mittelschule, die später auf die Oberschule wechselt. Sie traf Rikka Takanashi vor zwei Jahren online durch Diskussionen über Parallelwelten und wurde nach der Anerkennung Rikkas als „Tyrann’s Eye“ aus einem „früheren Leben“ selbsternannte Dienerin von ihr. Wie Rikka lebt sie ihre Chūnibyō-Neigung aus und nimmt die Persona „Mjolnir Hammer“ an, wobei sie ihre langen, blonden Zöpfe – beschwert mit Taschen, die sie „Mighty Mjolnir Maul“ nennt – als Waffen einsetzt, obwohl sie oft darüber stolpert oder sich verheddert. Später „wechselt“ sie in ihren Wahngefechten zu einem riesigen Hammer.
Trotz ihres Chūnibyō-Verhaltens glänzt sie akademisch, besonders in Mathematik, hat den Mittelschullehrplan abgeschlossen und löst Oberschulaufgaben mühelos, was sie bei ihren Mitschülern beliebt macht. Außerhalb ihres Chūnibyō-Kreises verhält sie sich normal und ist sich bewusst, dass ihre Wahnvorstellungen fiktiv sind. Sie stammt aus einer wohlhabenden Familie und kommt gelegentlich in einer Oberklasse-Limousine mit einem Butler zu Veranstaltungen.
Ihre Sprache ist geprägt von Satzendungen wie „-desu“ oder „-desu ka“, bewusst ausgesprochen, um dem englischen Wort „death“ zu ähneln (z.B. „De-de-death!!“). Sie mag keine Milch und Milchprodukte, konsumiert sie aber täglich in der Hoffnung, größer zu werden, bleibt jedoch mit 143 cm (4'8") zierlich. Sie neigt auch zu Reisekrankheit.
Sie ist besessen von der Suche nach der echten „Mori Summer“ (einer Wahnidentität aus Shinka Nibutanis Vergangenheit) und bezeichnet Shinka als „Fake Mori Summer“, da Shinka ihre Chūnibyō-Vergangenheit ablehnt, was ihre antagonistische Beziehung befeuert. Sanae besitzt mehrere Exemplare von Shinkas Zauberbuch aus der Chūnibyō-Ära, dem „Mabinogion“. Ihre Dynamik entwickelt sich: In einem OVA kommt es nach einem Sturz zu einem versehentlichen Kuss, über den Sanae errötet und genießen abstreitet. Später, während einer gemeinsamen Bettszene im Film *Take On Me*, zieht sie zunächst eine Grenzlinie, umarmt Shinka aber im Schlaf.
In *Staffel 2* ist sie als Oberschülerin und Klassensprecherin Shinkas Aufnahmeprüfungsergebnis überlegen und erntet Bewunderung für ihre Intelligenz. Im Film *Take On Me* ist sie Schülerratspräsidentin. Sie und Shinka werden von Touka erpresst, Rikka und Yuuta zu verfolgen, unter Androhung, ihr Kussfoto zu veröffentlichen, was Sanaes Präsidentenruf gefährdet.