故事发生在以音乐为中心、次文化兴盛的涩谷，与能映射出人们内心“真正的心愿”的「世界」中。某天，一直用音乐给人们带去力量的虚拟歌手初音未来，发现自己的歌声无论怎样都无法传达出去……而一群在「世界」中追寻音乐梦想的少年少女们与初音未来相遇，共同寻找着可以让初音未来“将歌声传达出去”的方法。

出生于坦克世家的高中少女西住美穗（渕上舞 配音），早已厌烦了被作为传统文化在世界范围内普及、号称修炼女性的“战车道”。为了逃避这个恼人的宿命，美穗特意转学至没有这一科目的大洗，并结交了渴望浪漫爱情的武部沙织（茅野爱衣 配音）和擅长花道的五十铃华（尾崎真实 配音）两位好友。谁知日本即将举行战车道大赛，美穗所在的大戏女子学园也顺应恢复了战车道的科目。由于相关经验学院短缺，在学生会长强迫之下，美穗和两位朋友一同选修战车道。对于这门停滞已久的学科，18名少女们寻找废弃战车、维修护理、进修操作和作战课程、实战演习……，如此等等，一切都从头开始。　　经过一段时间的艰苦磨练，大洗女子学园的少女们驾驶着神采奕奕的战车，开向了高手如云的全国大赛会场……

原著故事发生在涩谷，一个以音乐为中心的亚文化蓬勃发展的地方。以投射人们“真实思想”的神秘空间“Sekai”为舞台，少男少女将上演寻找自己的“真实想法”与“自我之歌”的故事。