한번 들으면 바로 연주하는 천재적인 면모가 있지만 작곡자의 의도를 무시한 연주로 유명한 피아노과 3학년 노다메. 그녀와 대조적으로 엘리트 코스를 밟은 같은 과 4학년 치아키. 치아키는 술에 취해 푸념하다가 전 여자친구인 아야코에게 쓴소리를 듣는다.

노다메는 세계적인 지휘자 슈트레제만의 특별 오케스트라에 마스코트로 선택된다. 치아키는 슈트레제만 밑에서 본격적인 지휘 공부를 위해 전과를 꿈꾸지만, 그런 치아키의 속셈을 알아차린 그는 치아키를 무시하고 S오케 멤버들과 술자리에 가버린다.

노다메는 S오케 멤버에게 치아키가 지휘를 맡는다고 알린다. 키스를 해주면 치아키를 지휘과로 전과시켜주겠단 슈트레제만의 말에 노다메는 그를 때려 기절시킨다. 결국 지휘대에 오른 치아키는 허술한 연주 도중 지휘를 중지한다. 그러나 슈트레제만이 지휘하기 시작하자 전혀 다른 소리가 울려퍼지는데..

S오케의 정식 부지휘자가 된 치아키. 슈트레제만은 단골 술집에서 치아키의 인기에 질투해 S오케를 탈퇴한다. A오케를 이끌고 치아키와 승부를 벌이려 하고, 교수들은 A오케가 S오케를 이긴다면 S오케를 해체시키기로 마음먹는다.

치아키를 멋대로 따라다니며 그의 방 틀어박혀 생활하는 노다메. 어느날, 치아키는 슈트레제만의 행적을 검색한다. 지난달 런던 공연 직후 종적을 감춰 수색 중이라는 기사를 보게된 치아키. 곧 슈트레제만은 그의 비서에게 잡혀가고, 스승을 잃은 치아키는 침울해하는데…

A오케와 함께 연주한 치아키의 피아노에 충격받은 노다메는 식사도 거른채 연습에 매진한다. 한편, S오케의 4학년들은 취직활동에 들어가고, 치아키는 음악 평론가를 소개받는다. 치아키가 비행기 공포증이 있단 걸 모르는 그녀는 그가 해외로 나가길 고대하는데…

새로 바뀐 노다메의 담당 교수는 고압적이고 호통을 친다. 노다메는 그런 모습에 화가나 연습실을 뛰쳐나간다. 치아키는 노다메의 상태가 이상하다는 얘기를 듣고, 그녀를 걱정해 전화를 하는데…

치아키는 멤버 각자가 출전한 콩쿠르가 끝날 때까지 라이징스타 오케스트라의 연습을 보류한다. 그래도 치아키는 오케스트라를 위해 보낸 시간이 결코 헛되지 않을 거라고 믿고 지휘 공부에 몰두해 나간다. 그리하여 만전을 기한 오케스트라를 처음 선보이게 된 라이징스타 오케스트라는 그간 준비했던 모든 것을 쏟아붓는다.

노다메의 최면술로 비행기 공포증을 극복할 수 있는 계기를 잡게 된 치아키는 공포심과 싸우며 가까스로 홋카이도에 도착한다. 그는 멍하니 하늘을 쳐다보며 해외 유학이 가능하게 된 것을 실감하게 되는데 한편, 노다메는 에토 교수 집에 머물며 마라도나 피아노 콩쿠르에서 우승해서 치아키와 유학을 가기 위해 특훈을 받게 된다.

마라도나 피아노 콩쿠르에 출전해 우승을 한 뒤 그 상금으로 치아키를 쫓아 유럽으로 유학 갈 생각이었던 노다메. 하지만 어린 시절 같은 피아노 학원에 다녔던 세가와 유토도 이 콩쿠르에 출전했다는 사실을 알게 되자, 그 당시 있었던 힘든 일이 떠오르게 된다. 그 때문에 쇼팽의 에튀드에서는 전혀 영혼 없는 연주를 해버리고 말지만 가까스로 2차 예선에 통과해 본선 진출권을 따낸다.

노다메는 마라도나 피아노 콩쿠르에서 우승하지 못한 것에 충격을 받아 후쿠오카현 오오카와시에 있는 집으로 돌아간다. 한편, 크리스마스 공연 후 유럽 유학을 결정한 치아키는 라이징스타 오케스트라의 후임 지휘자를 선정하기 위해 사쿠마에게 부탁한다. 다음 날 치아키는 류타로의 아버지로부터 노다메가 크리스마스 케이크를 예약해 두고 집으로 돌아가 버렸다는 것을 알고 그녀를 찾으러 무작정 신칸센에 올라탄다.