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。
虫怪利用监视蔬菜精灵的办法偷窥到了很多蔬菜精灵们的秘密，在得意之下他大肆宣扬，放了个大喇叭对着蔬菜园，循环播放自己观察到的秘密嘲笑蔬菜精灵们，蔬菜精灵们很生气，觉得自己的隐私被侵犯了，大家决定主动出击去找青虫怪算账。没过几天，蔬菜精灵们造出了一个空中播放器，他们要以欺人之道还治欺人之身，收集了青虫怪的癖好和隐私在空中播放，而且还会随着导航向其它的青虫居住地飞行，让青虫怪也尝尝隐私被人侵犯的滋味。青虫怪即恼怒又无可奈何，只好躲在贪吃府不出门，蔬菜园又可以维持一段时间的平静了。
2300年前，拥有最高圣舞法结界的圣舞场，被混舞族的萨利将军偷袭成功，被占领最高舞法结界的圣舞族立刻陷入恐慌，因为只要持续365天，圣舞场就会彻底崩塌毁灭。圣女王将带回炫彩舞光和璀璨战舞的任务，交给碧巧和紫萱圣女。圣舞族希望借助天女们的舞法能量修复被毁坏的圣舞场。另一方面，受混乱将军指使，卤渣和甘草也来到现代世界阻止两圣女找寻天女们，并协同人类世界的混族狂澜释放捣蛋玩偶使城市陷入噩梦的笼罩。 三天女从开始的矛盾到互相信任，互帮互助共同解决捣蛋玩偶，不断成长。而混徒趁机释放噩梦种子，让整座城市陷入噩梦之中。面对危机，三天女能否战胜自我，合力对抗混徒的阴谋，解除噩梦危机让城市恢复到和平之中？
