因为家人工作的原因，原本生活在繁华大都市的鹤木阳渚（高尾奏音 配音）搬到了风景秀美的乡下，并且进入了那里的学校就读。并不适应室外作业的阳渚本想加入学校的手工社团，哪知道在误打误撞之下遇见了名为黑岩悠希（筱原侑 配音）的前辈，在前辈的威逼利诱之下，阳渚最终加入了悠希所在的海堤社。 个性大大咧咧，运动神经极为发达的帆高夏海（川井田夏海 配音）、性格沉稳，尤其擅长烹饪的大野真（明坂聪美 配音），再加上一个非常习惯恶搞社员，思维过于活跃和跳跃的社长悠希，阳渚充满了欢笑和汗水的课后部活就此拉开了序幕。
本作主人公冈部伦太郎（宫野真守 配音）是个患有严重中二病的大学生，自称为“凤凰院凶真”的他和伙伴们组成了“未来发明研究所”，在位于秋叶原的一个简陋实验室内进行各种古怪发明和调查。 2010年7月28日这天，冈部和青梅竹马真由理（花泽香菜 配音）一同去了科学讲义会场，在那里，他们遇见了天才少女牧濑红莉栖（今井麻美 配音）。让人意想不到的事情发生了，冈部在会馆楼道内听到一声惨叫，他闻声而至，发现了倒在血泊中的牧濑。冈部用手机短信将这件事告诉好友桥田至，这个举动，让世界都颠覆了。实验室里那个所谓的“未来道具”，竟然真的可以左右世界的进程，冈部自此成了孤独的观测者。 这一切都是命运石之门的选择。
故事发生在樱丘高中，围绕着由五个成员组成的轻音部展开。这支名为“放学后茶会”的乐队中，担任吉他和主唱的是天然呆少女平沢唯（丰崎爱生 配音），担任贝斯手的是稳重但容易害羞的秋山澪（日笠阳子 配音），担任鼓手的部长，是非常有活力的田井中律（佐藤聪美 配音），温柔热情的键盘手是琴吹紬（寿美菜子 配音），吉他手是学妹中野梓（竹达彩奈 配音）。新学年开始，除了小梓，大家都升上三年级，还被分到了同一个班级。然而要是再不招揽新成员入部，来年四名成员毕业离校，轻音部就要面临废部的命运了。 新学期樱高的各大社团都开始紧锣密鼓地招新，轻音部也使尽了各种办法，她们在新生欢迎会上的演出，能否吸引新人加入呢？K-ON!的青春故事在第二季中继续进行！
故事以史上首个自律人型AI「Vivy」为主角，是以「歌声带给众人幸福」为使命的「歌姬」。某日自称来自100年后的AI「松本（マツモト）」突然出现，并表示自己将与Vivy共同修正历史、避免100年后人类与AI发生战争，使Vivy踏上破坏AI的旅途。
