主人公の桃宮いちごは、恋に憧れる高校1年生。学校イチの人気者、青山くんにひと目惚れしたいちごは、謎の少女の計らいで彼と「レッドデータアニマル展」でデートすることに。しかし当日、絶滅危惧種の「イリオモテヤマネコ」の遺伝子を組み込まれ、地球を守る正義のヒロイン「ミュウイチゴ」になってしまう…!! 突然現れた敵「キメラアニマ」に立ち向かおうとした時、「ミュウミント」がやってきて――。地球も、恋も、夢も、ぜんぶあきらめない！ 合言葉は「地球の未来にご奉仕するにゃん♡」

白金稜と赤坂圭一郎から、エイリアンから地球を守るため「μ」プロジェクトに参加してほしいと言われたいちごは、アジトであるカフェミュウミュウでアルバイトを始めながら残りの仲間を藍沢みんととともに探すことに。ある時、カフェで出会った優しい少女、碧川れたすと友達になりたいと思ういちご。 だがれたすには何か悩みがあるようで――。そんな時、噂で耳にした怪奇現象を、キメラアニマの仕業と踏んだいちごとみんと。駆け付けた学校のプールで目にしたのは…!?

この間のデートのリベンジ！ということで、青山くんと動物園にやってきたいちご。最初はお互いに緊張していたけれど、やっといい雰囲気になれた、と思ったら…おサルさんのように大道芸をする元気いっぱいな女の子、黄歩鈴（フォン プリン）が登場！せっかくのデートを邪魔されてガッカリしていたいちごの目の前に、「キッシュ」と名乗るエイリアンが現れ、大ピンチ。ミュウイチゴたちの危機を救ったのは新しい仲間、ミュウプリンだった！

ついに５人目のミュウミュウが見つかった！ 彼女は今とっても大人気の芸能人、クールビューティな容姿と抜群のプロポーションを併せ持ったカリスマ・藤原ざくろ。みんとがずっと憧れていた人だった。ざくろと接触するため、いちご、みんと、れたすの３人はざくろが主演するミュージカルのオーディションに参加することに。しかし年齢制限で参加できずひとりお留守番のはずだった歩鈴が乱入し、オーディションはめちゃくちゃに！無事にざくろを仲間にすることはできるのか！？

ざくろの一言にすっかり落ち込んでしまったみんとの様子を見て、なんとか元気づけたいとみんとの大豪邸にやってきたいちごたち。最初は追い返そうとしていたみんとだが、ハプニングが起きてずぶ濡れになったり枕投げをしたり４人で大騒ぎ！自身の夢を語るなどみんなとたくさん話をして元気を取り戻したみんとは、もう一度ざくろに会いに行こうと決意する。ところがそこにキッシュが現れて――。

キッシュがざくろを襲撃するという計画を聞きつけ、彼女を守るためにテレビ局へ向かったいちご、みんと、れたす、歩鈴。あれこれ変装してやっとの思いで潜入成功！再会したざくろに、ミュウミュウの仲間になってほしいと説得する。ところが、ざくろへの想いが一番強かったはずのみんとが、ざくろに別れを告げるようなことを言い出した。果敢に敵襲に立ち向かうミュウミュウの様子を見たざくろは……。

ついに全員がそろったミュウミュウ。　ざくろもバイトを始め、カフェミュウミュウはすっかり賑やかに！一方、エイリアン側では、失敗続きのキッシュに代わり、冷徹なパイといたずらっ子のようなタルトの二人が青山くんと一緒にいたいちごに攻撃を仕掛ける。突如季節外れの桜が満開となる中、キメラアニマの襲撃を受けるいちごと青山くん。青山くんを守るため、ミュウミュウに変身したいが、正体がばれてしまうと悩んだいちごは……!?

白金が所有する豪華客船で赤坂の新作スイーツお披露目イベントが開かれることに。ミュウミュウたち、そして歩鈴の弟や妹たちもドレスアップして乗船！ 華やかなパーティが始まった。もっとみんなの役に立ちたい！と張り切るれたすだったが、失敗ばかりで空回り。そんなれたすの様子を気に掛ける白金。そこに、パイが仕掛けたキメラアニマが襲撃し、歩鈴の弟が海にさらわれてしまう。泳げないと躊躇するれたすだが自分以外に助けられる人はおらず…。

ライブのチケット２枚を手に入れた青山くん。いちごを誘いたいと思うがなかなか言い出せずにいるうちに、いちごはバイトへ行ってしまった。そして今日もカフェミュウミュウはお客さんがいっぱいで大忙し！バイトに学校、それにミュウミュウ。毎日忙しくてあまり青山くんと会えないことを寂しがるいちごの前に…なんと、青山くんがカフェミュウミュウに現れた！チケットを渡したがっていると気づいたみんとたちは二人のために一肌脱ごうと奮闘する。

明日は青山くんとのデート。とっても楽しみにしているいちごだが、ひとつ心配なことが。それは、自分がどんどん猫化していること。そしてまた今日も青山くんの前で猫になってしまいそうになり、慌てて逃げ出す。猫いちごは子どもに追いかけられたり、巨大ネコ・フランソワに迫られたり、ついには川に落ちてしまった！危機一髪の猫いちごを助けてくれたのは――

エイリアンたちは「TOKYO大陸復古＜トーキョー ゴンドワナ・ルネッサンス＞」作戦を開始。そんな中、世界を浄化できる超物質・ミュウアクアを探知した白金たちは、いちごがどこにいるのか分からないまま、やむを得ずみんと、れたす、歩鈴、ざくろを東京タワーに出動させる。一方、猫になったままのいちごは青山くんの家から飛び出し、ひとり街をさまよっていたところ、ミュウミントたち4人が危機にさらされていることを知る白金は懸命にいちごの行方を捜して――

ようやくいちごが駆けつけ、ミュウミュウ５人は力を合わせてキッシュたちエイリアンとの大決戦に臨む。しかし巨大な繭から生まれた生物「ダストワイバーン」の放った汚染物質が上空を覆い、東京はパニックに。その頃、青山くんは約束の場所で、時間を過ぎても来ないいちごを待っていた。混乱する街の中、戦うミュウミュウの姿を映像で見た青山くんは――。

ミュウアクアの力で東京の街を汚染から救ったミュウミュウ5人。さらに、いちごは青山くんと心が通じ合い、ついに念願の両想いに！　みんとたちやみわ＆もえ、そしてお父さんとお母さんからも祝福され、幸せいっぱいのいちごは、週末に青山くんと一緒に水族館の子ども向けイベントの手伝いをすることに。イベント当日、ボランティアをしながらデート気分を満喫するいちごだったが、そこにキッシュが現れて……？

ミュウイチゴのピンチに現れた謎のイケメン、蒼の騎士。彼はいったい何者なのか……？いちごが思いを巡らせていると、突然みんとが家を訪ねてきた。どうやらみんとは、家族から子ども扱いされたことに怒って家出中みたい!?自分はもう子どもではないと誓司たちに見せつけるため、風力発電の事業プランを考えようと一生懸命のみんと。いちごたちは力を合わせてみんとの実験をサポートする！

誕生日を迎えた弟妹と一緒に、TOKIOドームで行われるサーカスを観にいくことになった歩鈴。そのサーカスは、歩鈴のお父さんと天国へ行ってしまったお母さんにとっての大切な場所。家族が大好きな歩鈴は公演を観られることが楽しみで、いつも以上に元気いっぱい！だがその頃、エイリアンたちは「TOKYO大陸復古＜トーキョー ゴンドワナ・ルネッサンス＞」作戦第2の皿を始動しようとしていた。その標的となるのは、なんとTOKIOドームで……⁉

船上パーティーで白金に励まされて以来、れたすは少しずつ表情が明るくなってきた。そんな中、海洋博物館にミュウアクアらしきものがあるという情報が入り、れたすは白金と二人でその真偽を確かめにいくことに。ドキドキを隠しながら、古代のイヤリングを調査するれたす。だがそのとき、二人の前にキッシュが出現！　攻撃を受けたれたすは海に落ち、波に流されてしまった……。やがてれたすが目を覚ますと、そこは──？

セルフプロデュースで新曲のMVを作ることになったざくろ。いちごたちも一緒に出演することに！監督を務めるのは、ざくろの同級生で天才映像作家と呼ばれる皆川理香。どうやら二人には過去に因縁があるみたい？撮影が始まると理香は無茶ぶりを連発。ざくろはどんなオーダーにも完璧に応えていくが理香は納得がいかないようで、二人は激しく火花を散らし合う。だが、いちごたちの出番が来たとき、二人の表情に変化が生まれて……？

アルトの正体は、なんと白金だった⁉衝撃の事実に大ショックのいちご。そんな彼女に、赤坂は白金の過去を語り始める。それは「μ（ミュー）」プロジェクトの発端にも関わる、悲しく切ない物語だった……。一方、みんとは誓司の会社の新製品を見学しに、東京湾を訪れていた。海中のゴミを全自動で掃除するという画期的なマシンに感激するみんとだったが、そこにパイの魔の手が迫る――！

順調にミュウアクアを集めていくミュウミュウ5人。しかしエイリアンたちも攻撃の手を緩めず、戦いはより激しさを増していく。そんな中、最近青山くんとデートできていなかったいちごは、ランチデートを計画！　お母さんからアドバイスをもらいながら、愛情を込めたお弁当を手作りする。青山くんは喜びながら食べてくれて、久しぶりに幸せな時間を満喫する二人。だが、そんないちごたちに大きな試練が訪れようとしていた……。

ミュウイチゴであることを青山くんに明かしたいちごは、隠し事がなくなり幸せいっぱい。でも青山くんはいちごが心配で思い詰めているみたい？一方、蒼の騎士との戦いの中で何かに気づいたキッシュは、パイ、タルトと共に一気に行動を開始する。エイリアンたちの急襲に翻弄されるミュウミュウたち。いちごはキッシュにさらわれ大ピンチに！　キッシュがいちごにあふれ出す思いをぶつけていたとき、二人のもとにある人物が駆けつける。

いちごが目の前で傷つけられたショックで、エイリアンの救世主・ディープブルーとして覚醒した蒼の騎士＝青山くん。その様子を目の当たりにしたいちごは、あまりの衝撃に目の前が真っ暗に……。みんとたち4人は地球の未来を守るためエイリアンと戦うことを決断するが、青山くんを守りたいという強い想いに駆られたいちごはその力を仲間に向けてしまい――？今、ミュウミュウの絆が試される！

ついにミュウミュウとエイリアンの最終決戦が幕を開ける！パイとタルトとの戦いをみんと、れたす、歩鈴、ざくろに託し、一人ディープブルーのもとへ急ぐいちご。それはミュウアクアを見つけ出し地球の未来を守るため、そして青山くんともう一度話をするため――。しかしディープブルーは、そんないちごを冷たく突き放つ。だがそのとき、二人の間にキッシュが乱入！　彼もまた“大切なもの”を守ろうとしていた……。

最後のミュウアクアは、なんと青山くんの身体の中にあった！ミュウアクアの力で母星から住人を地球へ呼び、人類を滅ぼそうと企むディープブルーに、人類とエイリアンが共に生きる未来を考えようと必死に訴えかけるいちご。すると、ディープブルーの中にある青山くんの心に変化が生じて……？ミュウミュウとエイリアンの長く激しい戦いはいよいよ決着へ！　はたして地球の未来の行方は――⁉