Suite à la fermeture du lycée pour filles Uranohoshi, les élèves de troisième année — Dia Kurosawa, Kanan Matsuura et Mari Ohara — viennent d'être diplômées, ne laissant qu'aux premières et secondes années la tâche de continuer avec Aqours. En cherchant un nouvel endroit où les membres restantes pourront s'entraîner, elles décident de visiter le nouveau lycée dans lequel elles vont bientôt s'inscr

Suite à la fermeture du lycée pour filles Uranohoshi, les élèves de troisième année — Dia Kurosawa, Kanan Matsuura et Mari Ohara — viennent d'être diplômées, ne laissant qu'aux premières et secondes années la tâche de continuer avec Aqours. En cherchant un nouvel endroit où les membres restantes pourront s'entraîner, elles décident de visiter le nouveau lycée dans lequel elles vont bientôt s'inscrire. Cependant, à leur grande surprise, le bâtiment semble abandonné ! Il s'avère qu'en raison des inquiétudes du conseil d'administration scolaire quant à la façon dont les nouvelles élèves transférées d'Uranohoshi pourraient peser sur les clubs, elles ont été envoyées dans une école secondaire. Cela donne à Aqours un nouvel objectif : prouver que les élèves d'Uranohoshi sont aussi sérieuses dans leurs clubs. Pendant ce temps, un autre problème survient : les troisièmes années ont disparu de manière inattendue pendant leur voyage de remise des diplômes ! Love Live! Sunshine!! The School Idol Movie: Over the Rainbow tourne autour des membres restantes d'Aqours alors qu'elles partent à la recherche de leurs aînées disparues et, en même temps, tentent de trouver un moyen de faire changer d'avis le nouveau lycée.