Seguito di Love Live! School Idol Project 2. La storia si ambienta nella scuola superiore Otonokizaka di Tokyo situata tra i quartieri di Akihabara, Kanda e Jibonchou. A causa del calo delle iscrizioni ne viene decisa la chiusura che si realizzerà nel giro di tre anni con il diploma delle studentesse del primo anno. Per cercare di impedire la chiusura della scuola, una delle studentesse del secondo anno, Honoka Kousaka, assieme alle amiche Umi Sonoda e Kotori Minami, decide di formare un gruppo di idol scolastico con l'obbiettivo di diventare popolari e attirare l'attenzione sulla loro scuola. All inizio le tre ragazze sono sole, ma assieme ad altre sei compagne formeranno alla fine il gruppo delle u's (Muse).
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