那是与我们的地球相似，存在着魔力的世界。二十世纪初，突然出现的敌人“涅洛伊(异形军)”，以压倒性的武力与瘴气的污染大举入侵。人类将唯一的希望寄托在能够驱动魔力机械装置“飞行脚”和“翱翔内裤”、具有魔力的“魔女”们身上;而从世界各国齐集的她们，被称为“强袭魔女”。
小说版“索穆斯没人要中队系列”
1939年，欧洲大陆面临异形军侵略的危机，远离欧陆战场的扶桑皇国决定派遣陆海军的魔女援助欧洲。在皇国近海异形军袭击事件“扶桑海事变”中声名大噪、一跃成为国民英雄的魔女穴拭智子，十分期待自己能被派遣至卡尔斯兰。然而，就任的目的地是欧洲最北境的索穆斯，同伴尽是表现不佳、被各自祖国如同资源回收般送到这里、实力与干劲都低人一等的魔女。集结各国问题儿童、被戏称“没人要中队”的“索穆斯义勇独立飞行中队”，究竟要如何抵挡异形军的威胁?
动画版
1944年，欧洲大陆已殆半沦陷，世界各国纷纷为此筹备反攻作战计划。集结各国素质优异的年轻魔女，联合军第501统合战斗航空团“STRIKE WITCHES”就此成立。在这之中，扶桑皇国出身的宫藤芳佳，因为稀有的强大魔力潜能而被501航空团教官坂本美绪相中。尽管最初因父亲之死而相当排斥参与战争，芳佳在领悟自己的能力可以用来拯救受战火波及的人们以后，带着父亲遗留的飞行脚，加入为人类战斗的行列……
深具历史的艺能事务所“346 Production”旗下有着众多的偶像。
而在那里新近展开了“CINDERELLA PROJECT（灰姑娘计划）”！
度过着普通的每一天的女孩子。
作为未来的偶像被选中的她们，在初次见到的世界中编织出灰姑娘的物语。
大家究竟能否一起沿着通向城堡的台阶向上攀登？
现在，魔法即将开始施展——
第一期
电视动画《偶像大师灰姑娘女孩》第一季是描述 14 位被选拔加入“灰姑娘企划”（Cinderella Project）的少女成为 346 事务所的偶像候补生，经历波折、困难以及磨炼，最后成功出道，踏上舞台成为偶像的故事。
女主角岛村卯月是一位高中女生，梦想成为偶像的她在课余时努力地学习跳舞，锻炼才能等待机会的来临。虽然在346事务所设立的“灰姑娘企划”招募时落选了，其笑容给制作人留下了良好的印象，因此当“灰姑娘企划”出现三个空缺时，制作人首选了岛村卯月。另外两个空缺分别由涩谷凛和本田未央补上，“灰姑娘企划”其他成员也完成集结，正式启动。
岛村卯月、涩谷凛、本田未央三人比其他成员晚加入“灰姑娘企划”中，可是不久便得到前辈偶像给予的一个演出机会，便是当城崎美嘉的伴舞。卯月、凛、未央这三位新人便开始接受舞蹈特训。作为伴舞的演出表现，很快地卯月、凛、未央三人得到正式出道的机会，结成偶像组合推出唱片。同时间，“灰姑娘企划”中的新田美波、安娜斯塔西娅也合组出道。不过这个安排让其他偶像感到焦急，都纷纷希望自己也能及早出道。其中前川未来的行为最为激进，甚至把346事务所的346咖啡室占领了来作抗议。最后让制作人来解释后事件才得以平息。
虽然努力练习唱歌和舞步，让首次正式演出十分成功。可是由于在当城崎美嘉伴舞所看到的声势和场面，和自己演出时的观众人数相比，本田未央得到了很大的打击，甚至曾一度想放弃继续做偶像。
“灰姑娘企划”的其他成员亦陆续获得出道的机会。接着是神崎兰子以个人单独出道，是“灰姑娘企划”中唯一个人出道的。不善于与人沟通的她经过一番转折，透过绘画才能让制作人明白她的心意，并打造出让她十分满意的坠天使造型。三村加奈子、绪方智绘里、双叶杏结成偶像组合出道，还得到唱片签名会和出席电视游戏节的机会。诸星煌梨、赤城米莉亚、城崎莉嘉结成偶像组合出道，获得商品宣传代言的街头演出机会。余下的二人，前川未来、多田李衣菜也结成偶像组合出道，虽然二人的性格大不相同，很难合得来，最后也能化解矛盾。
在346事务所的盛事“Summer Fest”演唱会举行在即之际，各成员也加紧排练。除了要练好自己的歌曲之外，也要兼顾“灰姑娘企划”14位成员的合唱歌曲的排练。由于制作人有要事委托了新田美波负责安排排练和监督，让新田美波承受很大压力和身心疲倦，终在“Summer Fest”演出当日病倒下来。尽管新田美波不能演出自己的歌曲，也支撑著坚持要在合唱的歌曲中和大家一起出场。新田美波的拼劲和精神以及她的领导能力得到各成员的肯定，认同了她的成为“灰姑娘企划”的队长。“Summer Fest”也在各成员的精彩演出下圆满落幕。
第二期
“Summer Fest”之后，“灰姑娘企划”继续顺利地推进。但此时346Pro公司所属公司董事长的孙女美城常务从美国子公司调回日本，担当为偶像项目主管。上任后立即终止了全公司的偶像项目，改变偶像培养方针为以艺术技能为主导。这对本身以各种娱乐性质为主导的各偶像项目和整个日本公司带来极大的震撼。主角群制作人据理力争，希望保持自己以发挥偶像自身特长的路线，最终美城常务不提供任何支援下允许“灰姑娘企划”的运营，并以年期末的演唱会作为是否继续维持项目的考核。也以此作为对其他反对其方针的人的下马威和考验。
之后美城常务从整个公司偶像资源中抽选适合其方针实施的偶像来推行新路线的工作，但大部分偶像不满其方针和培养理念，拒绝其安排的工作，甚至如木村夏树、安部菜菜等偶像选择调入到“灰姑娘企划”中继续工作。
美城常务最终在新组建的项目“Project Krone”中，试图从主角群的“灰姑娘企划”中调走涩谷凛和安娜斯塔西娅到其计划中。安娜斯塔西娅所属组合“LOVE LAICA”的同伴新田美波愿意让安娜加入到新项目，并且表示自己能独立应付，很快就转入到新项目中；但涩谷凛由于新组合有自己的同校同学，希望协助同学作为新人能顺利出道，但又担心影响到其自身原有的“new generations”，本田未央意外听到这个消息，经过考虑决定自行独立出道，最后和涩谷凛、岛村卯月三人相互交流后，仍为这样三人分开出道会更好。最终，“LOVE LAICA”和“new generations”由于人员变动而冻结，“Rosenburg Engel”和“*”增加新成员，卯月和小日向美穗另组新组合，“灰姑娘企划”以如此阵容和作为对抗项目的“Project Krone”一同进入秋季演唱会，接受去留的考验。
在秋季演唱会中，“灰姑娘企划”和“Project Krone”都取得了非常圆满的成果，而且“Project Krone”的鹭泽文香在上场前不适，灰姑娘制作人及时指挥“灰姑娘企划”上场维持气氛，之后在岛村卯月和本田未央的鼓励下，涩谷凛所在的“Traid Primus”也顺利登场演出。秋季演唱会最终顺利落幕。
秋季演唱会后，“灰姑娘企划”成员的知名度大增，但只是不断鼓励别人的岛村卯月反而察觉到自己毫无进展而感到不安，要求回到训练所练习。制作人允许她的要求并让其他组员调整工作岗位，众人期待着卯月的归来，而凛和未央给卯月的鼓励让卯月最终召回勇气，而从自己的角色曲找回了自己的笑容。在年期末演唱会，得到全公司偶像支持的灰姑娘演唱会大获成功，在幕后制作人也向美城常务阐述了每个不同风格的偶像都能找到让粉丝欣赏的亮点，让美城常务彻底折服并认同了制作人的想法。“灰姑娘企划”最终得到保留并继续发展。