Действие аниме происходит в будущем (или, как вариант, в параллельной вселенной). 107 лет назад, в результате некоего катаклизма, произошло разрушение Луны. Однако до сих пор остатки Луны продолжают падать на землю в виде крупных метеоритов. Другие страны для уничтожения этих метеоритов используют ракеты, однако Япония, в соответствии с принципами неприменения ядерного оружия, принятыми после Второй мировой войны, не может иметь ракетных войск, поэтому для борьбы с метеоритами в Японии используют специальных гигантских роботов, именуемых «идолами» (IDOL).

Хотя корпуса этих роботов построены людьми, их ядро сделано из особого материала, попавшего на землю после всё того же разрушения Луны. Поэтому существует лишь несколько таких роботов. Более того, они обладают собственным характером, и не каждого допускают к управлению собой. Фактически, все пилоты роботов — молодые девушки. Их называют «Idolmaster». Название самих роботов — IDOL — является сокращением английских слов «Immortal Defender of Legatee». При этом полное японское название идолов (приводится на официальном сайте аниме) — 隕石除去人型重機, что можно перевести, как «Тяжёлые человекообразные машины для устранения метеоритов». Борьбой с астероидами занимается международная организация Mondenkind, в Японии, в частности, этим заведует Mondenkind Japan, а непосредственно идолами управляет команда IDOL Team. Она располагается в Токио, в районе Гинзы, под землёй, а сверху, для маскировки, находится здание обычной школы (впрочем, поскольку пилоты ещё школьного возраста, она используется и по прямому назначению).

Амами Харука — обычная японская школьница, желающая стать звездой (в Японии звёзды шоу-бизнеса обычно называются словом «айдору» (アイドル, от англ. idol, идол)). Она успешно прошла прослушивание в проекте Idolmaster, и теперь отправляется в Токио для обучения. По прибытии, однако, обнаруживается, что эта школа обучает не идолов-звёзд, а пилотов для идолов-роботов. Харука, может быть, и отказалась бы, однако, один из самых «непослушных» идолов, Имбер, проявил вдруг симпатию именно к ней…