私立結ヶ丘女子高等学校、 表参道と原宿と青山という3つの街のはざまにある新設校に初めての入学生がやってきた。 歴史もない、先輩もいない、名前も全く知られていない、ないない尽くしの新設校で、 澁谷かのんを中心とした5人の少女たちは"スクールアイドル"と出会う。 私、やっぱり歌が好き！ 歌でなにかを……叶えたい！！ まだ小さな星たちの、大きな想いが重なっていく――。 全てが真っ白で、無限の可能性を持つ彼女たちとの「みんなで叶える物語（スクールアイドルプロジェクト）」。 はばたけ！私たちのラブライブ！
入学手続きを済ませる為、ひとりでウィーン国立音楽学校を訪れることになったかのん。可可・千砂都・すみれ・恋もまた卒業後の進路を決め、それぞれの未来へと歩み始める。一方できな子・四季・メイ・夏美たちは、先輩から託されたラブライブ！決勝での歌づくりに奮闘していた。少しずつ確実に、1期生の卒業に向けて変化していく結ヶ丘。前人未到の二連覇をかけた、Liella!最後のラブライブ！が始まる──
地区予選を突破したLiella!は、次の東京大会に向けて準備を進めていた。曲作りの最中、かのんから作詞に推薦されたきな子。2期生・3期生にもっと前に出て輝いてほしい、そんな1期生たちの想いを受け取り、作詞を引き受けたきな子だったが…大会へのプレッシャーから思い悩んでしまう。時同じくして恋もまた、生徒会長の後継者選びに頭を抱えていた。恋を心配したきな子は、恋の後継者探しを手伝うことになって…
遂にひとつになったLiella!11人での練習が始まったものの、マルガレーテは他のメンバーと馴染めずにいた。みんなでライブをつくっていく中で仲良くなってもらおうと考えたかのんは、マルガレーテに次のライブのフォーメーションを考えてもらうようお願いする。しかしかのんの思惑などいざ知らず…マルガレーテは冷静に、客観的にメンバーを評価してゆく。中でもきな子と夏美には厳しい評価が下ってしまって──
「負けた側は勝った側の願いを1つ聞くこと」互いに約束を交わし、学園祭でのライブで雌雄を決することとなったLiella!とトマカノーテ。決戦で披露する歌をつくる為、選ばれたメイ・夏美・冬毬・マルガレーテだったが…意見は中々まとまらない。四季の分析によれば、その原因は鬼塚姉妹の不仲にあるようだった。冬毬との関係を修復するため、覚悟を決めた夏美──思いが交差する中、決戦の時は刻一刻と迫っていた。
上海での合同ライブを成功させたLiella!とトマカノーテ。ライブを経てトマカノーテとの団結を望むLiella!メンバーに対し、あくまでもLiella!に勝つことに拘るマルガレーテ。冬毬もまた、Liella!との馴れ合いには否定的だった。しかし結ヶ丘からラブライブ！にエントリー出来るのは1チームのみ。決戦か、団結か──選択を迫られたかのんのとった行動は…トマカノーテでのお泊り会！？
勉強を頑張る、テストで良い点を取る、それが全てだと思っていた。優しい家庭に恵まれた可可にとって、それが一番の親孝行だと思っていた。中学生だったあの日、スクールアイドルに出会うまでは…可可の姉・萌萌の計らいで上海音楽フェスに出場することになったLiella!。一方で可可はスクールアイドルを高校で終わりにして、大学へ進学する決意を固めていた。かのんは可可が本心では納得していないことに気づいていて…
1学期が終わり、夏休みが始まろうとしている結ヶ丘。1期生に卒業の足音が少しずつ近づく中、可可はかのんに進路の相談をしていた。このまま歌を続けるか、歌をやめて大学へ進学するか、思い悩んでいた可可。そして夏休みを迎えたかのんの元に届いた謎のエアメール、入っていたのは上海への航空券だった。帰省した可可に何かあったと考えたかのんたちは、真相を確かめるべく上海へと飛び立つ。
"Liella!とトマカノーテ、結ヶ丘では2つのグループの行く末に注目が集まり始めていた。そんなある日の練習の最中、偶然鉢合わせてしまった両グループ。互いの想いをぶつけ合う中で突然、夏美と冬毬がどこかへ走り去ってしまう。鬼塚姉妹を追いかけてかのんたちが辿り着いたのは牛久、鬼塚家で──夏美の口から語られたのは、夢を諦め続けた夏美自身の過去と、それを支え続けた冬毬の過去の話だった。
トマカノーテのリモートライブに刺激を受け、負ける訳にはいかないと気合いを入れるLiella!Liella!の新しい可能性をみせる為、部長の千砂都は次のセンターに四季を推薦する。センターとは何か、何故自分がセンターなのか思考を巡らせる四季。しかしセンターの予行練習の最中、倒れた四季は保健室に運ばれてしまう。四季のセンターを諦めかけていたLiella!だったが、千砂都には考えがあって…
夏美の妹・鬼塚冬毬を加え、新スクールアイドル部は3人での活動を開始する。冷静沈着でダンスも完璧、けれどつかみどころのない冬毬に、振り回されるかのんとマルガレーテ。初舞台としてリモートライブへの参加は決まったものの、スクールアイドルをやる目的もスタンスも違う3人はちぐはぐで…そんな中、かのんは3人で曲を作ろうと提案する。それぞれが異なる想いを秘めた3人ユニット──トマカノーテの歌がはじまる。
突然の留学中止を告げられたかのん。学校では残されたLiella!メンバーたちが、抜けたかのんの分まで頑張ろうと練習を続けていた。一方で結ヶ丘の生徒になったマルガレーテは、Liella!に対抗して「新スクールアイドル部」を設立する。しかし部員が集まらないマルガレーテに、かのんはかつての自分を重ねていた。一度別れを告げたLiella!に戻るべきか、思い悩んだかのんの選択は──。
