Er zijn veel idolen bij het al lang bestaande talentenbureau 346 Production. En nu start het bedrijf een nieuw programma, het Cinderella Project! Meisjes die een normaal leven leiden, worden uitgekozen om aspirant-idolen te worden en voor het eerst een andere wereld te zien in dit Assepoester-verhaal. Kunnen ze allemaal de trap beklimmen die naar het paleis leidt? De magie begint nu...

Wanneer Arihara Tsubasa naar de Rigahama Municipal High School gaat en ontdekt dat deze geen honkbalclub heeft, richt ze in haar eentje de Girls' Baseball Club op. Tot de club aangetrokken zijn meisjes die nog nooit honkbal hebben gespeeld, meisjes die ooit honkbal hebben gespeeld maar ermee zijn gestopt, en meisjes die voortdurend grote uitdagingen aangaan. De Rigahama Girls' Baseball Club racet door de beproevingen van de jeugd, waarbij ze af en toe botsen en ruzie maken, maar elkaar de hele tijd steunen! En zo begint de heetste zomer die de wereld ooit heeft gekend...

Op een dag wordt de jonge Yuki in het land Astraea wakker zonder herinnering aan zijn verleden. Maar hij hoeft niet lang te zoeken voordat hij drie mede vechters ontmoet die zich al snel bij hem aansluiten bij het oprichten van een gilde voor fijnproevers: Kokkoro, die hem trouw is en hem wil begeleiden, de altijd hongerige zwaardvechter Pecorine en de katteoren Karyl. .

Het verhaal speelt zich af op aarde, in een toekomst waarin enkele mysterieuze reuzen, bekend als 'Huge', vernietiging en angst hebben gebracht. De hele wereld verenigt zich tegen de dreiging van de reuzen en creëert speciale wapens genaamd 'CHARM' (Counter Huge Arms), gecreëerd dankzij de unie van wetenschap en magie. Deze wapens blijken bijzonder geschikt voor tienermeisjes genaamd 'Lilies'. Overal ter wereld worden lelies getraind in speciale kampen genaamd 'Gardens', om de mensheid te beschermen.

Op een dag valt Mitsuha van een klif en wordt getransporteerd naar een middeleeuwse, Europese wereld! Na een bijna-dood-ontmoeting met een roedel wolven, realiseert ze zich dat ze zich tussen twee werelden kan verplaatsen: deze en die van haar. Mitsuha maakt gebruik van deze mogelijkheid en besluit in beide werelden te leven en berekent dat ze 80.000 gouden munten nodig heeft om met pensioen te kunnen gaan! Mitsuha moet nu verschillende manieren bedenken om haar gouden munten te verzamelen!