무사히 스쿨 아이돌 페스티벌을 개최한 동호회 멤버들은 모두의 기대와 격려를 받아 곧바로 제2회 페스티벌을 기획했다. 다가오는 니지가사키 학원 오픈 캠퍼스에서 홍보 영상을 공개하려고 동호회가 분주한 가운데, 이제 막 음악과로 전과한 유우는 편입생을 위한 보충 학습에 악전고투했고. 음악과와 동호회의 일로 바쁜 나날을 보내고 있었다. 한편 오픈 캠퍼스의 실행위원인 미후네 시오리코에게 한 통의 메시지가 도착한다. 그리고 오픈 캠퍼스 당일, 쇼우 란쥬와 미아 테일러가 유학생으로 니지가사키 학원에 찾아오는데.

페스티벌 준비를 착착 진행하던 중. YG 국제 학원에서 합동 라이브를 제안받은 동호회. 엠마는 같은 유학생이라서 란쥬에게도 라이브 참가를 제안해 보지만 깨끗이 거절당한다. 그리고 음악과 보충수업에 고생을 하던 유우는 과제를 쉽게 해결하는 미아가 세계적인 음악가 집안인 테일러 가문의 일원이며, 월반해서 실제 나이는 14세라는 사실을 알고 충격을 받는다. 그러던 중, 란슈가 다시 게릴라 라이브를 한다는 소문을 듣고, 계속 신경이 쓰였던 카스미, 리나, 카나타, 그리고 엠마는 몰래 란쥬의 뒤를 따라가 보게 되는데.

카스미, 리나, 카나타, 엠마는 함께 무대에 오르기로 의기투합한 것까지는 좋았지만 솔로로 활동해왔던 4명의 마음은 제각각인 채였다. YG 국제 학원과의 합동 라이브까지 남은 시간이 얼마 없었다. 그래서 리나는 한 명씩 하고 싶은 것을 발표하기 위해 합숙을 하자고 제안한다. 하지만 각자가 하고 싶은 것을 말하기만 하는 밤이 계속되었고 4명의 마음은 하나로 모아지지 않았다. 한편, 유우는 보충 수업의 최종 과제로 작곡을 하게 되어 고민하고 있었다. 미아에게 고민을 상담하자 요구받은 것에 부응하기만 하면 될 뿐이라는 충고를 듣게 되는데.

어느 날, 쇼핑을 하던 카린은 우연히 아이와 만난다. 아이의 옆에는 소꿉친구인 '언니'라고 불리는 카와모토 미사토도 함께 있었다. 오늘은 미사토의 퇴원을 축하하려고 외출했다고 말하는 아이. 건강을 염려하는 아이와 밝게 행동하는 미사토. 하지만 카린은 미사토가 때때로 보이는 어두운 표정이 신경이 쓰였다. 카린이 미사토에게 물었지만 아이에게 괜한 걱정을 끼치고 싶지 않다며 입을 닫아 버린다. 하지만 아이는 그런 미사토의 모습을 눈치채고 있었고 이에 대해 카린에게 상담을 요청한다. 그냥 내버려 두는 게 좋다고 답하는 카린이었지만, 아이는 그 말을 듣지 않고 미사토에게 달려가는데.

점점 제2회 스쿨 아이돌 페스티벌이 열리는 날이 가까워져 오고 있었다. 학교 축제와 합동 개최가 결정되어 분주한 교내, 그런 가운데 시즈쿠도 소속돼 있는 연극부가 전야제의 연출을 담당하게 되었다. 아유무와 세츠나로 구성된 노래와 연기 유닛을 상상하고 있었던 시즈쿠는 비밀로 유우에게 상담을 요청한다. 그리고 유우에게서 어떤 제안을 받고 휴일에 둘이서만 외출하기로 한다. 하지만 그런 유우의 모습을 이상하게 여긴 아유무는 우연히 길에서 만난 세츠나를 끌어들여 몰래 두 사람의 뒤를 미행했다. 그리고, 즐겁게 이야기하는 유우와 시즈쿠가 향한 곳은 놀랍게도 놀이공원이었는데.

전야제를 위한 영상 연구부의 밀착 취재 요청을 받게 된 동호회. 하지만 아직 정체를 밝히지 않은 세츠나를 배려해서 밀착 취재는 거절하고 취재에 대응하기로 한다. 학생회장과 스쿨 아이돌, 전혀 다른 두 가지 좋아하는 일을 각각 계속하기 위해서는 이대로가 좋다고 세츠나는 말한다. 하지만 온 학원이 개최일이 다가옴에 따라서 활기를 띠는 가운데, 사소한 계기로 나나가 세츠나였다는 사실을 시오리코가 알게 된다. 그리고 그때, 합동 축제에서도 새로운 문제가 발생하는데.

드디어 시작된 5개 학교 합동으로 개최되는 제2회 스쿨 아이돌 페스티벌. 첫날은 시노노메 학원, 둘째 날은 토오 학원 셋째 날은 Y.G 국제 학원으로 이어지고 넷째 날은 시온 여학원에서 개최되었다. 시온 여학원의 전시실에 전시된 스쿨 아이돌 시절의 미후네 카오루코와 어린 시오리코의 사진. 한때 시오리코도 스쿨 아이돌을 동경했었다는 사실을 알게 된 유우 일행은 시오리코에게 동호회 가입을 권유한다. 하지만 3년간 진심으로 스쿨 아이돌 활동을 열심히 했지만 '러브 라이브!' 출전의 꿈을 이루지 못했던 언니, 카오루코의 모습을 봤던 시오리코는 자신의 적성을 최대한 발휘할 수 있는 방식으로 자신에게 맞는 역할을 수행하겠다고 말하고 권유를 거절하는데.

제2회 스쿨 아이돌 페스티벌 마지막 날. 오늘은 니기가사키 학원의 축제와 합동 개최되는 날이다. 하지만 당일이 되어서도 유우가 만들고 있는 동호회의 곡은 완성되지 않았다. 최고의 곡을 만들어야 한다는 부담감 때문에 고민에 빠지는 유우. 유우가 만든 곡을 노래한다 그것만으로도 멋진 일이라고 격려해 주는 동호회 멤버들의 말에 우선 마음을 다잡아 보지만. 한편, 축제는 대성황. 다양한 노점과 행사 속을 누비며 페스티벌 개연을 알리는 신호가 될 니지학호가 학원 안을 시원하게 나아간다. 하지만 골인을 앞두고 이대로 순조롭게 골인하겠다고 생각하고 있었던 바로 그때, 니지학호가 갑자기 멈춘다. 이대로는 페스티벌을 시작할 수 없었는데.

무사히 피날레를 맞이한 제2회 스쿨 아이돌 페스티벌. 그러던 참에 란쥬에게서 스쿨 아이돌을 그만두고 귀국한다는 연락이 들어온다. 이유를 추궁하는 미아였지만 모든 것을 다 쏟아냈다고 말하는 란쥬는 어딘지 차가운 표정으로 가볍게 흘려들을 뿐이었다. 자신의 목적을 위해 란쥬를 계속 노래하게 하고 싶었던 미아는 최고의 곡을 만들겠다고 란쥬에게 큰소리친다. 동호회 멤버들이 지켜보는 가운데 완성한 곡을 들고 달려 나가는 미아. 곡의 완성도에 승리를 확신했지만 란쥬는 그 곡에 납득하지 못했다. 혼신의 힘을 다해 만든 곡을 부정당했다고 느낀 미아는 화를 내며 그 자리를 떠나 버리는데.

란쥬와 미아가 가입해서 13명이 되어 한층 더 떠들썩해진 동호회. 하지만 카스미는 인원수가 늘어나서 부장으로서 위엄을 보여줘야 하는 것은 아닌지 신경이 쓰였다. 모두에게 부장으로 인정받기 위해서는 어떻게 해야 할까! 반짝 떠오른 카스미의 제안으로 시즈쿠의 집에서 합숙을 하기로 한 동호회. 하지만, 합숙에서 멋지게 부장으로서의 위엄을 되찾고 싶었던 카스미의 계획은 하는 것마다 실패한다. 과연 카스밍 부장화 계획은 성공할 수 있을까... 그리고 란쥬도 가끔 어두운 표정을 보이고 있었는데.

스쿨 아이돌 동호회가 부로 승격?! 그런 소문을 들은 카스미는 크게 당황해서 동아리실로 뛰어왔지만 결국은 헛소문이었던 것으로 판명됐다. 부로 승격하는 것은 신청하면 가능하다는 말을 듣고 고민하는 동호회 멤버들. 하지만 눈앞으로 다가온 기말고사도 문제였다. 세츠나의 제안으로 학년별로 나뉘어 스터디를 하기로 한다. 하지만 부장인 카스미는 동호회를 계속 유지할지 부로 승격해야 할지가 아무래도 신경이 쓰여서 공부에 집중할 수 없었다. 한편, 카린도 어떤 일에 대해 계속 고민하고 있는 듯했는데.

첫 번째 라이브를 위해 분주히 준비하는 니지가사키 학원 스쿨 아이돌 동호회. 개최일도 결정되어 준비가 순조롭게 진행되는 한편, 카나타의 여동생 하루카와 다른 학교의 스쿨 아이돌들은 러브 라이브의 예선을 준비하고 있었다. 사랑하는 여동생을 위해 온 힘을 다해 응원하겠다고 마음먹은 카나타. 하지만 하루카는 센터를 맡은 부담감에 나날이 미소를 잃고 있었다. 그런 하루카를 격려하려고 준비하는 카나타에게 유우가 어떤 고민을 털어놓는다. 거기에, 아유무도 다른 고민을 가지고 카나타에게 상담을 요청했는데.

드디어 맞이한 첫 번째 라이브 당일. 공연장에는 니지가사키 학원다운 개성적인 간식과 많은 응원 메시지가 도착해 있었다. 기대에 부푼 가슴을 앉고 모인 많은 팬들...... 모두의 마음에 둘러싸인 스쿨 아이돌 동호회의 13명은 구호를 외친다. 각자의 마음을 전하기 위해, 지금까지 지지해준 사람들에게 감사를 전하기 위해서. 그리고, 무대의 막이 오른다. '우리들의 무지개를 꽃피우자!!'