曾拥有过辉煌风光年代的一家歌剧院正逐步走向没落，更面临被银行抵押没收的命运。现任老板考拉巴斯特（马修·麦康纳希 Matthew McConaughey 配音）不愿见父亲毕生的心血就此终结，于是决定策划一场歌唱选秀比赛，却没留神把奖金印成了他根本无力承担的10万美元。受到奖金和歌唱梦想的鼓舞，猪妈妈罗茜塔（瑞茜·威瑟斯彭 Reese Witherspoon 饰）、少女豪猪艾什（斯嘉丽·约翰森 Scarlett Johansson 饰）、老鼠歌手麦克（塞斯·麦克法兰 Seth MacFarlane 饰）、害羞的小象米纳（托瑞·凯利Tori Kelly 饰）、大猩猩强尼（塔伦·埃格顿 Taron Egerton 饰）等音乐爱好者都纷纷前来应征。
他们有着各自难以逾越的障碍，而为了各自的梦想，有竭尽全力，追逐哪怕一点点微茫的希望……

长相甜美的高中女孩工藤沙耶加（有村架纯 饰）在家并不受父亲待见，父亲一心要把弟弟培养成棒球手，而疏于对女儿们的呵护。沙耶加所在的高中有内部升学的制度，因此她终日和小姐妹们吃喝玩乐，学习掉到了全年级倒数第一也毫不为意。温柔勤苦的妈妈（吉田羊 饰）经常被校方找去说教，她为女儿的未来焦虑万分，因此将沙耶加送到了坪田（伊藤淳史 饰）所开办的补习班。经过水平测试，沙耶加实际只有小学四年级的水平，不过开朗自信的坪田不以为意，他以特有的方式打开女孩的心防，两人很快成为好朋友。在坪田的帮助下，沙耶加对学习的态度逐渐浓厚，后来更立下了考取庆应大学的宏愿。这是丑小鸭绝地逆袭的真实故事……
本片根据《年级倒数第一的辣妹一年内偏差值提升40以上并考入庆应大学的故事》改编，该书取材自真人真事，由担任影片女主角原型小林沙耶加的私塾教师坪田信贵撰写。