故事的序曲从国中一年级开始。长相乖巧可爱的少女吉冈双叶（内田真礼 配音）不擅长应付男生，总觉得男生很讨厌，唯独隔壁班的田中，在她眼中是一个特别的存在。然而，和田中的青涩恋情还没开始，就随着他的转校而凋谢。转眼间，双叶已经是高一学生。因为国中时曾经被班上的女生排挤，她决定伪装自己原本的样子。 在一个平常的课间，她意外遇见一个长得很像田中的男生，他的身高和声音都跟国中时相差很大，这个叫马渕洸（梶裕贵 配音）的男生究竟是不是当年那个腼腆秀气的田中？砰然心跳，稚嫩青涩的闪烁青春，已经拉开帷幕。
奥斯特拉尔岛，位于萨摩亚群岛东南2000公里处。为了揭开这座已被地图抹去名字的岛屿的秘密，田上悠追随已故父亲的足迹，踏上了一段冒险之旅。在父亲的朋友威尔博士、妹妹多丽丝以及威尔自称“船长”的朋友的帮助下，悠前往岛屿，却遭到巨型企业“盖尔”和由猞猁夫人领导的“美洲狮帮”的追捕。就在悠和他的伙伴们终于抵达岛屿时，他们突然遭到一只神秘怪物的袭击。正当他们看似绝望之际，一个巨大的蓝色机器人出现，摧毁了怪物，救下了悠。尽管这是悠第一次遇到超越人类理解的存在，但他却感到一种莫名的温暖和熟悉感。
《学姐是男孩》续作跃上大银幕，交织着成长痛的青春物语将划下感动终章。
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！
