某日，正在上高中的巳真兔季子（KEY）突然接到了和自己相依为命的爷爷的死讯，但她却哭不出来，因为她是个“机器人”，一个由爷爷亲手创造的完美的“机器人”，也正是由于这一点她从小就一直受到周围同龄人的讥笑和嘲讽。爷爷死前给KEY留下了口信，“去吧，孩子，你不用再作为一个机器人活着，去成为一个真正的人......但有个条件，你必需要有朋友，真正的朋友，能全心全意为你哭、为你笑的人，人数大约需要三万人。” 抱着这样一个几乎不可能实现的愿望，KEY只身来到东京。在这里她遇到了以前国中的朋友厨川樱，以及偶像歌星美浦的歌迷会会长三和土州一，大家一起为实现KEY的愿望，将她发展成偶像歌手而努力着。同时爷爷的助手若木知叶也悄悄来到了东京，似乎预示着KEY身边会发生不寻常的事。另一方面，偶像歌星美浦及其所属的米诺斯公司也并非看上去的那么简单，到底它的后台老板蛙杖有什么不可告人的目的？他与KEY爷爷的死有关吗？KEY的身体里到底有什么秘密？她最后能如愿地成为偶像，变成一个普通的女孩吗？
她们是生前来自不同时期的少女，集结成为特别的偶像团体，目标只有一个：唱吧！跳吧！战斗吧！现在，少女们卷土重来，再次登上了舞台！
樱丘高中的新学期开始了，这不仅仅意味着有许多新的面孔将出现在校园里，同时也意味着，一场轰轰烈烈的社团招募大战即将拉开帷幕。天然呆少女平泽唯（丰崎爱生 配音）对新的校园生活有着一份憧憬但也心怀忐忑，这时一个大大咧咧的女孩田井中律（佐藤聪美 配音）出现在了她的面前。在阿律的热情邀请下，有些迟钝的小唯莫名其妙的成为了“轻音部”的吉他手。来到轻音部活动室的小唯见到了贝斯手秋山澪（日笠阳子 配音），这个有些正经但又有些害羞的黑长直让小唯心生好感。但这时小唯才发现，这个传说中的轻音部，所有的社团居然就是她们三人，而按照学校的规定，凡是不满四人的社团就要被解散。怎么办？刚刚加入社团的小唯，立刻要开始为了保证社团不被解散而开始奋斗！
匹里卡星的政权遭到了独裁将军吉尔莫亚（八名信夫 配音）发动的政变，大总统帕比（潘惠子 配音）被迫从匹里卡星逃了出来，误打误撞中降落到了地球。此时，大雄（小原乃梨子 配音）等人正在拍摄电影《宇宙小战争》，意外发现了逃难的帕比，交谈中得知帕比年仅10岁，而8岁就大学毕业了，大家也了解到了他的遭遇，决定帮助他，并同他成了好朋友。吉尔莫亚军队通过小型侦察机找到帕比的行踪，向大雄等人发起了攻击，他们捉了静香做人质。帕比为了不连累大家，最后向叛军投降了。帕比的爱犬胖胖（三ツ矢雄二 配音）通过自己的嗅觉找了帕比的位置，可惜来玩了一步，正好遇上了哆啦A梦等人，大家计划一要救回静香和帕比，一同向皮力卡星出发了，但在未知的星球里又将会有什么样的冒险等待着他们了……
