천재라고 불리우는 모모가오카 음대생 치아키 신이치는 세계적인 지휘자가 되겠다는 목표가 여러 가지 벽에 부딪혀 미래를 고민하는 나날이 계속된다. 완전히 자포자기하던 어느 날 치아키는 색다른 피아노 소나타를 들으며 눈을 뜬다. 거기서 치아키가 본 광경은 쓰레기투성이의 방에서 피아노를 치는 노다 메구미. 통칭 노다메였다. 노다메와의 만남으로 엘리트 코스를 걷는 치아키의 미래가 조금씩 불협화음을 연주하기 시작한다.

클래식 음악에 반발하며 락스피릿을 부르짖던 미네 류타로는 독특한 이념과 바이올린 주법 때문에 치아키로부터 시험 피아노 반주자 역을 거절당한다. 우연히 노다메와 만난 미네는 그녀에게 피아노 반주를 부탁하게 된다. 성격이 맞아서인지 두 사람의 연주도 숨이 막힐 줄 알았더니 엉터리 연주에 류타로만 만족할 뿐이었다.

노다메는 거리에서 길을 잃은 관광객 미르히 홀스타인씨를 돌보게 된다. 그러나 치아키는 변태에 수상해 보이는 미르히로부터 노다메를 떼어낸다. 지휘자를 목표로 하는 치아키는 피아노과에서 지휘과로 전과할 것을 결의하는데 때맞춰 대학에 빅 뉴스가 날아든다. 무려 새로운 지휘과의 선생님으로 독일의 거장, 슈트레제만이 일본을 방문하기로!

노다메는 치아키의 전과를 받아들이는 대신 노다메에게 키스를 요구하는 미르히를 때려눕혀 기절시킨다. 슈트레제만을 기다리는 오케의 멤버들은, 좀처럼 나타나지 않는 슈트레제만에 대해서 가짜 의혹까지 부상해 떠나버릴 것 같이 되자 노다메는 치아키를 슈트레제만의 대역으로 내세워 치아키는 스페셜 오케스트라에서 지휘를 하게 된다. 더 바랄 나위 없는 찬스에 치아키는 지휘에 도전하지만, 오케스트라 연주의 형편없음에 깜짝 놀라게 된다...

슈트레이제만은 S오케 멤버들에게 다음 달 정기 공연에 출연할 것을 발표한다. 또, 치아키를 부지휘로 임명한 후, 슈트레이제만은 어디론가 없어져 버린다. 공식적으로 오케의 지휘를 할 수 있는 것에 의욕을 보이는 치아키는 엉터리 멤버들과도 점차 마음을 터놓는데, 공연 일주일 전에 슈트레이제만은 사소한 일로 치아키에게 화를 내고 S오케를 탈퇴해 버린다. 여전히 형편없는 연주를 하는 멤버들을 지휘하기엔 치아키에게 남은 시간은 너무 적다!

S오케를 탈퇴한 슈트레이제만은 A오케의 전임 지휘자가 되고 타도 S오케를 선언한다. 한편 S오케를 맡은 치아키는 정리되지 않은 오케스트라의 연주에 철저한 타박을 줘 멤버들과의 불화가 생긴다. 초조한 치아키에게 노다메는 프리고로타의 애니메이션 영화를 보여주고, 치아키는 카즈오와 닮았다고 말한다. 더욱 혼란스러워하는 치아키였지만 그런 노다메를 보고 있는 사이에 멤버들의 개성을 살린 연주를 유념하려고 생각하게 된다.

슈트레제만은 언제나처럼 쾌활하게 소개팅을 하고 있다. 완전히 일본 대학에 녹아든 그의 곁에 갑자기 헬리콥터가 내려 그의 비서 엘리제가 나타난다. 지금까지 실종됐던 세계적 거장을 비서들은 필사적으로 수색했던 모양이다. 강제로 독일로 송환되는 슈트레이제만을 떠나보내는 노다메와 치아키는 그가 왜 일본에 왔는지를 새삼스럽게 생각한다. 아무래도 대학 이사장인 미나와 재회하는 것이 목적이었다든지...그리고 이틀 뒤 미르히는 노다메들 앞에 또 다시 모습을 드러낸다...?!

여름방학에 치아키들은 슈트레제만의 명령으로 나가노의 니나·루츠 음악제의 세미나에 참가하게 되었다. 음악제는 젊은 음악인 양성이 목적으로 전국에서 응모한 우수한 학생들이 참가하는데 숙취 스승 대신 제자 치아키가 오케 지휘를 맡게 된다. 학생들의 수준 높은 연주에 감명하는 치아키. 취재하러 온 음악 저널리스트는 그런 치아키의 가능성을 지닌 지휘에 주목하게 된다.

가을, 학교 축제의 계절. 류타로 등 S오케는, 학교축제 전야제에서 가장오케스트라를 선보이는 것으로 한다. 노다메도 가장용으로 자신의 의상의 제작에 힘쓴다. 한편 치아키는 슈트레제만이 지휘하는 A오케와의 피아노 협연을 위해 피아노 협주곡 연습에 몰두한다. 그러나 치아키의 연주는 색기 없는 연주라고 슈트레제만에게 버림받는다. 혼자서 납득이 가지 않는 치아키...전야제 당일 노다메들의 가장 오케스트라는 뜻밖의 연출로 무대에 등장한다. 그것을 보고 있던 치아키는, 어떤 것을 깨닫는데...

축제 마지막 날. 만석의 홀에서 관객들은 슈트레제만이 이끄는 A오케의 등장을 고대하고 있다. 신이치는 며칠 뒤 일본을 떠나는 슈트레제만에 대해 더 배우고 싶다는 생각을 하면서도 최고의 연주를 펼친다. 슈트레제만 또한 진짜 거장의 지휘로 오케스트라를 연주한다. 그런 A오케와 치아키의 아름다운 연주를 본 노다메는 강한 충격을 받고 만다. 숙식을 잊어버리고, 홀린 듯이 피아노를 치면 안되지만, 이대로는 오케스트라와 맞출 수 없다고 슈트레제만에게 선고받는다!?

신이치처럼 피아노를 치고 싶어! 노다메의 열의에 이끌려 피아노 연습을 같이 하기로 결의한 신이치. 엄청난 속도로 건반을 두드리는 두 사람의 연주는 연습실 주위 사람들의 발길을 붙잡고 어느새 인파를 형성할 정도. 그 무지막지한 피아노와 노다메의 존재에 쇼크를 받는 에토지만, 자신에게 남겨진 것은 무엇인가를 다시 생각하기 시작한다. 새해 들어 음악잡지 편집자와 평론가가 신이치 취재에 나선다.신이치는 장래의 전망을 묻는 질문에, 자신의 목표를 다시한번 생각하게 되는 것에...

신이치들 4학년이 졸업을 맞이하는 봄. 류타로는 신이치에게 학외 멤버를 모은 새로운 아마추어 오케스트라를 만들자고 건의하지만 비현실적이지 않냐고 일축한다. 그러나, 일본에서 자신이 할 수 있는 것은 무엇인가? 라고 아직도 고민하고 있는 신이치. 그럴 때, 신이치 전에 나가노의 음악제에서 알게 된 미키 키요라가 나타난다. 올해부터 모모가오카 음대의 대학원에 다니게 된 그녀는, 신이치에게 오케스트라를 만들어 함께 하지 않을래?라고 이야기를 꺼낸다. 그리고 S오케 멤버들에게 졸업 시즌이 각각 온다.

신이치의 휴대폰에 외삼촌이 바로 집으로 오라고 연락이 왔다. 게다가 어째서인지 노다메도 함께 따라가게 된다.... 신이치의 어머니가 해외에 나가 있는 동안 숙부 미요시 타케히코가 세계적 유명한 최면요법 상담사에게 진찰을 받기 하기 위해 신이치를 불러들인 것이다. 그러나 신이치는 더 이상 할아버지가 살아 계실 때와 같은 단란한 가정이 아니라는 사실에 위화감을 느낀다. 그리고 노다메는 그곳에서 신이치가 해외로 나갈 수 없는 진짜 이유를 알게 되는데.

벚꽃잎이 흩날리는 계절. 신이치는 카페에서 새로이 처음부터 만드는 오케스트라의 구상 담론에 꽃을 피우고 있었다. 한편, 학교에서는, 노다메의 담당 강사가 타니오카 선생님으로부터 에토로 바뀌어 있었다. 노다메는, 지금까지 대로 "모자모자 모음곡"의 작곡을 진행시키려고 하지만, 에토의 스파르타식 레슨에 격렬한 혐오감을 안고 도망쳐 버린다. 그 무렵, 신이치는 새로운 오케스트라의 멤버들과 연주하는 음악 이야기로 분위기가 고조되어 있고....

드디어 신이치는 새로운 오케스트라의 연습을 시작하게 되었다. 엄격히 선발한 멤버들답게 다들 우수한 실력이다. 지휘봉을 흔드는 신이치에게 확실한 반응을 보이고 있었다. 그럴 때 오보에 연주자 쿠로키 야스노리는 간식을 가져온 노다메를 보고 사랑에 빠져버린다?! 줄곧 에토의 레슨을 받지 않고 있는 노다메의 꿈은 유치원 선생님이 되는 것인데, 에토는 좀 더 위를 향하라고 한다. 그러나, 쿠로키와 이야기하고 있는 사이에, 피아노의 즐거움을 생각해낸 노다메는, 레슨을 재개하는 대신에 에토에게 교환 조건을 내거는 것이었다!

프로에게도 지지 않는 오케스트라가 되기 위해 신이치가 결성한 신오케스트라는, 가까운 시일내에 개최될 첫 공연을 위한 연습에 쫓기고 있었다. 그러나 멤버 대부분이 메이저 신문사 주최 음악콩쿠르 본선에 남아 있어서인지 좀처럼 훈련에 집중하지 못한다. 해외에 가지 않는 신이치는, 향후에도 일본에서 이 오케스트라를 계속하고 싶지만, 그렇지 않은 주위의 멤버와의 온도차를 느껴 우울해져 버린다. 그런 신이치를 격려하려고, 노다메는 신이치를 격려하려고 분투하지만...?! 한편, 키쿠치, 쿠로키 등은 마침내 콩쿨의 본선의 스테이지에 서게 된다.

음악 콩쿠르가 끝나고 결과를 잘 남기지 못한 쿠로키, 키요라들은 다시 한 번 음악을 마주하고 싶다고 결심한다. 다시 모여서 연습을 시작하는 신이치의 오케스트라. 신이치가 아직 목표로 하고 있는 음의 레벨에 이르지 못했다며, 까다로운 요구를 오케스트라에게 들이댄다. 그런 신이치의 열의에 자극을 받아 어느덧 멤버들도 열심히 연습하기로.어느새 "R☆S(라이징 스타) 오케스트라"라는 이름이 정해져 있던 신이치의 오케스트라가, 사전 평판도 높고 티켓의 판매도 괜찮은 모습을 보인다. 그런 때, 노다메는 신이치로부터 첫 공연의 티켓을 직접 건네받는다. 드디어 R☆S오케의 첫 공연이 막을 올린다!!

전력을 다해 지휘를 하는 신이치와 거기에 대응하는 R☆S오케의 멤버들. 압도당하는 노다메의 뺨에 한 줄기 눈물이 흘러내린다. 이리하여 R☆S 오케스트라의 첫 공연은 대성공으로 막을 내렸다. 며칠 후 노다메는 큰 결심을 하고 신이치의 방을 방문한다. 노다메는 신이치에게 선물을 주고 혼자 맨션에서 떠난다. 그리고 이번 피아노 콩쿠르에 출전하기 위해 노다메는 에토네 집에 머물며 피아노 특훈 합숙에 나선다. 그 무렵, 신이치는 왠지 홋카이도에 가고싶어져서 삿포로행 비행기를 타게 된다...!?

콩쿠르 예선을 위해서 에토의 집에서 필사적으로 피아노 연습에 몰두하는 노다메. 자신감만큼은 제몫을 하지만 노다메는 자신 없는 슈베르트곡에 고전하고 있다. 한편, 신이치는 R☆S오케의 재공연을 향해서 리허설에 힘쓰고 있다. 거기서 세계적인 콤마스인 카이·둔과 만나, 재차 세계의 넓이를 체감하게 된다. 드디어 마라도나 피아노 콩쿠르가 시작되면서 관객들은 노다메의 신기한 연주에 매료된다. 한편, 신이치의 R☆S오케도 멋진 공연을 마치고, 대기실에는 차례차례로 오케스트라의 참가 희망자가 나타난다?!

R☆S오케에 감명을 받아 국제 콩쿠르 입상 경력이 있는 타카하시 노리유키가 입단 오디션에 나타난다. 그의 연주 기술에 홀딱 반하는 멤버들. 그러나 타카하시는 키요라의 콘마스를 대신하지 않으면 입단하지 않는다는 조건을 제시해 온다...?! 한편 콩쿠르 본선에 남은 노다메는 무리한 레슨을 계속해서인지 갑작스러운 발열로 몸져 눕는다. 본선의 과제곡의 연습이 만족스럽지 못한채, 노다메는 본선의 스테이지에 오르게 된다. 그리고 신이치도 보고 있는 콩쿠르 중에, 노다메의 연주에 이변이 일어난다..

도중에 멈춘 피아노를 즉흥적으로 계속 치지만, 당연히 콩쿠르는 실격."같이 유럽으로 유학가자"라고 말해 준 신이치에 대해서 노다메는 무심코 심한 말을 하게 되고, 노다메는 도망치듯 고향으로 귀성해 버린다. 설날 집에서 한번도 피아노를 치지 않는 노다메를 가족들은 걱정한다. 한편, R☆S오케는 주요 멤버들을 교체하며 새로운 콘서트를 진행한다. 이미 해외 유학을 결정한 신이치가 일본에서의 학생 생활 마지막 스테이지에 도전한다.

신이치는 무대에서 베토벤 교향곡 7번을 지휘하기 시작한다.그것은, 일찍이 슈트레제만 대신에 처음으로 지휘봉을 휘두른 곡이기도 하고, 좌절을 맛본 곡이기도 하다. 신이치의 뇌리에 다양한 추억이 떠오른다. 공연 후, 일본에서 해야할 일을 끝낸 기분이 든 신이치가 모두에게 유학을 고한다. 그리고, 신이치는 홀연히 사라져 소식이 끊어진 노다메를 찾으러, 몇 안되는 단서로부터 노다메의 친가가 있는 후쿠오카현의 오오카와로 향하게 된다.