西条高人（高桥广树 配音）自8岁时进入演艺圈起，就一直生活在众人的赞誉和聚光灯之下。浸淫在娱乐圈里许久，高人的性格变得傲慢而冷漠，但从另一方面来说，常年和普通社会脱节令他也有着意外单纯和天真的一面。高人有一个他引以为傲的荣誉——连续5年蝉联“最想被拥抱的男人”排行榜第一位，然而今年，高人胜利的宝座却被一个名叫东谷准太（小野友树 配音）的新人抢走了。
东谷准太虽然入行没多久，却有着意外高涨的人气，性格温和的他深受粉丝和同僚们的欢迎。不服气的高人处处找准太的麻烦，却在一次意外中在准太面前暴露了自己不为人知的一面而留下了把柄在准太的手中。

小学时期，游泳部的四名成员在毕业前的游泳比赛中夺冠，之后他们毕业的毕业，出国的出国，四人分道扬镳。时过境迁，就读岩鸢高中的七濑遥（岛崎信长 配音）和好朋友橘真琴（铃木达央 配音）升上高二，他们与昔日的游泳部成员之一叶月渚（代永翼 配音）重逢。三人回忆起小学时光，约定到曾经的游泳馆去。在废弃的游泳馆里，他们居然遇到了归国的松冈凛（宫野真守 配音）。意料之外的是，昔日战友凛性情大变，还对遥发起挑战，结果遥输给了他。
遥、真琴和渚决定成立游泳部，经过多番努力后，终于招募到了新成员龙崎怜（平川大辅 配音），他们以县大赛冠军为目标，进行紧张的集训。另一方面，凛所在的鲛柄学院游泳部也在为大赛作准备。他们约定，要在赛场上决一高下。充满激情和活力的游泳部，在这个夏天，开始了关于友情与青春的Free!故事。

这是一个跨越千年的故事。以表演人偶为生的青年国崎往人（小野大辅 配音）行走到了一个海边的小镇。四处游走的往人一直在寻找着“空中的少女”，这是往人的母亲逝世前曾一直对他说的话。原来流传着这样一个故事。有着翅膀的女孩被视为不幸的象征，终日被关在不见光的房间里，直到遇到那个命定的少年。二人就这样相爱了，但这恋情是不被允许的。于是女孩受到诅咒，陷入了轮回之中。往人在小镇里邂逅了少女神尾观铃（川上伦子 配音）。体弱多病的观铃和传说中的女孩极其相似。而他们的相遇如同千年前的那个传说，轮回的齿轮又开始了不休的运作……
本片根据Key社著名的同名游戏改编，还有同名剧场版动画。