动画剧情舞台为2047年，与人类之敌「D2」对抗而荒废的美国。指挥家「朝雏タクト」与「Musicart」的少女「命运」，在失去音乐的世界中各自为了自身的渴望，共同出发前往纽约。
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！
小学时期，游泳部的四名成员在毕业前的游泳比赛中夺冠，之后他们毕业的毕业，出国的出国，四人分道扬镳。时过境迁，就读岩鸢高中的七濑遥（岛崎信长 配音）和好朋友橘真琴（铃木达央 配音）升上高二，他们与昔日的游泳部成员之一叶月渚（代永翼 配音）重逢。三人回忆起小学时光，约定到曾经的游泳馆去。在废弃的游泳馆里，他们居然遇到了归国的松冈凛（宫野真守 配音）。意料之外的是，昔日战友凛性情大变，还对遥发起挑战，结果遥输给了他。 遥、真琴和渚决定成立游泳部，经过多番努力后，终于招募到了新成员龙崎怜（平川大辅 配音），他们以县大赛冠军为目标，进行紧张的集训。另一方面，凛所在的鲛柄学院游泳部也在为大赛作准备。他们约定，要在赛场上决一高下。充满激情和活力的游泳部，在这个夏天，开始了关于友情与青春的Free!故事。
