2019年，现代科技高度发达，机器人普及到人类世界的方方面面。中央种子岛高中机器人部，是一个只有两个人的小团体，痴迷于掌上游戏的八汐海翔（木村良平饰）和超级喜欢机器人的部长濑乃宫秋穗（南条爱乃饰），面临因人数过少而废部的局面。小秋梦想带着本部最大的梦想——等高大小的机器人GUNVARL参加来年举行的东京市博会。为了顺利征得经费，机器人部必须在ROBO-ONE大赛上取得优胜。峰回路转、紧张刺激的比赛后，机器人部顺利存活，还吸纳了在机械方面拥有极高天赋的日高昴（细谷佳正饰）入部。巨型机器人的建造有条不紊地进行着，瑰丽的梦想恣意绽放，而阴谋的黑影也悄悄笼罩种子岛，这一切全与九年前的事件息息相关……本片根据志仓千代丸的原作改编。

纱名（大和田仁美配音）自幼生活在“研究所”中，从未涉足过外面的世界。她拥有能够任意改变周遭物体的超级能力，因此被当做“危险品”一般受到重重监护。某日，再也忍无可忍的纱名逃出了研究所，随即遭到了组织的追捕。无处可去的纱名在走投无路的境遇下遇见了名为㭴村藏六（大冢明夫配音）的老者，善良的老人收留了纱名。藏六和孙女早苗（丰崎爱生配音）过着相依为命的生活，如今家中多了一个女孩，生活倏地热闹起来。和纱名一起逃出来的，还有个性大大咧咧自由奔放的雏雾朝日（藤原夏海配音）和她的双胞胎妹妹雏雾夜长（鬼头明里配音），女孩们所要面对的，是步步紧逼的研究员以及她们扑朔迷离的身世。

刚升上高中一年级的浅草绿，是个强调“设定即生命”的动画迷。虽然在素描本上描绘了各种各样的创想，却因独自行动就无法下决心的个性，而迟迟未能开始制作动画。同时，身为人气读者模特儿，被父母期待成为演员的同级生水崎燕，其实志愿成为动画师。拥有制片人气质的金森沙耶加，很快注意到了两位同级生的才能。三人为了展现脑内的“最强世界”，共同创立了映像研……

一之濑海（齐藤壮马配音）自幼就非常热爱钢琴这门乐器，是公认的天才钢琴少年。一次偶然中，海在森林里发现了一架废弃的钢琴，只有海能够通过这架钢琴演奏出美妙的音乐。这架特殊的钢琴锻炼了海的演奏技巧，让他获得了和常人比更多的经验。阿字野壮介（诹访部顺一配音）曾经也是一名天才钢琴师，然而，一场意外的车祸让他不得不告别了自己的职业生涯，对过去耿耿于怀的壮介成为了海的叔父，将自己未能完成的期望寄托在了他的身上。雨宫修平（花江夏树配音）是海宿命般的对手，两人亦敌亦友，互相竞争，齐头并进。

蜂之妖怪远去，不死鸟的妖怪则是逃过一劫的暑假结束了——迎接新学期的阿良良木历和少女们，怪异，甚至是比这还可怕的威胁悄然地接近他们。羽川翼、八九寺真宵、神原骏河、千石抚子、忍野忍，以及战场原黑仪。她们的独白以及告白——还有告别。6个新“故事”，现在揭开序幕了。《物语系列2ndseason》是改编自西尾维新原作的轻小说《物语系列》的电视动画，内容包括《物语系列》中的《猫物语（白）》、《倾物语》、《囮物语》、《鬼物语》和《恋物语》等五部作品。