Die Schülerin Ryuko Matoi wechselt auf die Honnouji-Akademie, eine Oberschule, die von der furchteinflößenden Schülervertretung regiert wird, deren Goku-Uniformen ihnen übermenschliche Kräfte verleihen. Auf der Suche nach Hinweisen auf den Mörder ihres Vaters trifft Ryuko auf die Schulsprecherin Satsuki Kiryuin, der sie erklärt, dass sie den Besitzer der anderen Hälfte einer riesigen Schere, welche sie bei sich trägt, sucht. Allerdings wird Ryuko schnell vom Leiter des Schul-Box-Clubs, Takaharu Fukuroda, besiegt, welcher über eine Zwei-Sterne-Goku-Uniform verfügt. Sie zieht sich in die Ruinen ihres niedergebrannten Hauses zurück und beklagt ihre Niederlage, als ihr Klassenlehrer Aikuro Mikisugi eine Falltür auslöst und sie so in einem geheimen Keller ihres Vaters landet. Dort trifft sie auf eine lebendige Schuluniform, welche sich kurzerhand ihres Körpers bemächtigt.

Während sich Senketsu in der Wäsche befindet, wird Ryuko vom alljährlichen „Kein-Zuspätkommen-Tag“ überrascht, an dem alle Schüler ohne Goku-Uniform einen Hindernis-Parcours überwinden müssen, um rechtzeitig zu Schulbeginn anwesend zu sein – andernfalls werden sie der Schule verwiesen. Zusammen mit der verletzten Schülerin Maiko Ogure machen sich Ryuko und Mako auf den Weg durch den Parcours, während Makos Vater, kleiner Bruder und der Hund der Familie mehrfach vergeblich versuchen, Ryuko ihre Uniform zuzustellen. Nachdem die Drei einen gepanzerten Bus kapern, gelingt es ihnen noch rechtzeitig 15 Minuten vor Beginn des Unterrichts an der Schule einzutreffen.

Ryuko entscheidet sich, ihre neue Flugkraft auszunutzen und versucht einen direkten Angriff auf Satsuki, dem sich aber Nonon mit aller Kraft in den Weg stellt, bis Ryuko deren Fluggerät mit seiner eigenen Rakete zerstört. Nun präsentiert Nonon die zweite Verwandlungsstufe ihrer Uniform, „Da Capo“, mit der sie versucht, durch Schallwellen die Verbindung zwischen Ryuko und Senketsu zu übertönen. Ryuko ergreift die Gegenwehr und manipuliert Nonons Schallwellen so, dass sie ihre eigenen verstärken, welche sie wiederum auf Nonon zurücklenkt und sie so schlagen kann. Unterdessen trifft Tsumugu mit einer speziell präparierten Gewehrpatrone bei Aikuro ein, der erklärt, er sei bereit, sie gegen Ryuko einzusetzen, sollte die Notwendigkeit entstehen.

Satsuki kehrt nach geschlagener Schlacht zurück zum Anwesen der Familie. Vom Können ihrer Tochter im Umgang mit Junketsu beeindruckt, zeigt Ragyo Satsuki eine Kammer des Anwesens, welche die ursprünglichen Lebensfäden beheimatet – eine parasitäre, außerirdische Spezies, die sich von den Kräften der Menschen ernährt. Sie instruiert daraufhin Satsuki mit der Organisation einer Schulfeier zu beginnen, dem finalen Schritt in ihrem Plan die "COVERS", eine Armee von Lebensfaden-Kleidung, über die ganze Welt zu verbreiten. Zur gleichen Zeit treffen Aikuro, Tsumugu, Ryuko und Mako in einem unversehrten Teil der "Nudist Beach"-Untergrundbasis ein und Aikuro erklärt, dass es die Lebensfäden waren, welche die Evolution der Menschheit in die Homo sapiens vorangetrieben haben und die für deren instinktiven Drang Kleidung zu tragen verantwortlich sein.

Ryuko vereint sich wieder mit Senketsu und kämpft gegen Nui, wobei sie beide Scherenklingen an sich bringen kann und damit Nuis Arme abtrennt. Nui wird von Ragyos Sekretärin Rei Hououmaru gerettet, während die Elite Vier und Nudist Beach diese Gelegenheit nutzen, um die Menschen aus den COVERS zu befreien, welche die beiden bei ihrer Flucht zurückgelassen haben. Satsuki stimmt zu, sich als Strafe für ihr manipulatives Verhalten von Ryuko schlagen zu lassen, doch die Elite Vier stellen sich zwischen die Beiden und fangen die Schläge ab. Ryuko, die jetzt erkennt, dass auch Satsuki Freunde ganz wie sie selbst besitzt, nimmt Satsukis Entschuldigung an und stimmt zu, diese im Kampf zu unterstützen.

It's graduation at Honnouji Academy, but not everything is as it seems. Ryuko Matoi and the gang must defeat their final enemy.