고등학교에 입학한 미노아는 어느 날 어릴 적 애니메이션의 한 장면을 감동하며 보는 꿈을 꾸게 되고, 그 애니메이션이 뭔지 기억하려 하지만 기억이 나지 않는다. 그러다 애니메이션을 좋아하는 아리스와 함께 어쩌다 애니메이션 연구부를 만들게 되는데...

미노아와 아리스는 부원들을 모집하기 위해 전단을 나눠주고, 그 전단을 받은 미코와 에리카, 카이, 그리고 나카노가 동아리방을 찾아온다. 최소인원은 6명이 모여 이제 동아리를 시작할 수 있게 된 애니메이션 연구부. 하지만 갑자기 나타난 학생회가 제지를 하는데…

동아리 활동비를 마음대로 써버린 아리스로 인해 연구부는 또 한 번 폐부 위기를 맞이하게 된다. 학생회에서는 일주일 동안 다른 동아리 활동을 도와주고, 그 활동을 보고 폐부 여부를 결정하겠다고 하는데… 과연 그들은 어떤 식으로 도움을 줄 수 있을까?

친구들은 즐거운 여름 방학을 맞이한다. 여름의 애니메이션 최대 이벤트를 보러 가기 위해 친구들은 아침 일찍부터 출발한다. 이른 아침이지만 그곳에는 이미 많은 인파가 몰려 있었고, 더운 햇볕 아래서 그들은 이벤트 회장을 들어가기 위해 계속해서 기다린다. 과연 그들은 무사히 회장에 들어갈 수 있을까?

애니메이션 연구부는 여름 방학을 맞이해 애니메이션 성지 순례를 위한 합숙을 한다. 그러던 중에 무사시사카이는 미코의 어떤 행동을 보며, 본인에게 관심이 있다고 생각하고, 그녀와의 사이를 망상하기 시작한다.

애니메이션 연구부는 학원제에서 상영하는 3분 단편 애니메이션 제작에 돌입하면서 수많은 회의를 하게 된다. 각자 본인이 잘하는 역할을 맡아 최선을 다하는 그. 하지만 완성일이 가까워질수록 어째선지 다른 동아리에서 협력해주지 않고, 그들은 곤란에 빠지게 된다.

애니메이션 연구부는 쇼트 애니를 기한 내에 만들기 위해 노력한다. 또한, 관객석에 관객들을 가득 채우지 않으면 폐부 한다는 조건을 내세운 학생회 때문에 관객석을 채우기 위해 새로운 이벤트를 기획하는 그들. 하지만 시간이 촉박해 쇼트 애니는 미완성인 채로 상영하게 되고, 엔딩을 어떻게 마무리할지 고심한다.

운동부가 애니메이션 연구부 부원들에게 애니를 접목한 트레이닝을 조언을 얻고자 찾아온다. 그 효과가 입소문을 타고 너나 할 것 없이 다양한 동아리에서 연구부를 찾아오고, 결국, TV 방송국에서 취재까지 오는 상황이 발생한다.

학원장의 명령으로 애니메이션 연구부는 폐부가 결정 나게 되고, 그 소식을 들은 많은 학생이 반발하며 폐부 반대 시위를 벌인다. 학원장실에서 나오지 않는 학원장을 만나기 위해 고양이 선배의 도움을 받아 학원장실로 들어간 미노아. 그곳에서 그동안 알지 못했던 비밀을 알게 되는데

미노아는 자신의 주위에서 이상한 일이 일어나고 있다는 걸 깨닫고, 친구들에게 얘기하지만, 그 누구도 그걸 깨닫지 못한다. 혼자만 위화감을 느끼며 고민하던 중, 나카노에게 이 사실을 얘기하고, 나카노는 그 원인을 찾아야 한다고 얘기한다.

현실 세계와 평행한 애니 세계에서 돌아가기 위해 미노아와 고양이 선배는 베레모를 찾아 동아리방으로 향한다. 경계선이 된 동아리방 내의 문은 사라졌지만, 그들이 만든 애니 로봇이 벽을 부숴 문을 다시 만들어낸다. 과연 그들은 현실 세계로 돌아갈 수 있을지…