The film's story is set four years after the events of the original Shirobako anime. Aoi Miyamori keeps busy dealing with the ordinary troubles in her daily work at Musashino Animation. After a morning meeting, Watanabe talks to Aoi and puts her in charge of a new theatrical anime project for the studio. The project has unexpected problems, and Aoi is unsure if the company can proceed with a theatrical anime with its current state of affairs. While dealing with that anxiety, Aoi meets a new colleague named Kaede Miyai (voiced by Ayane Sakura). She and the MusAni team work together to complete the project.
いつか必ず何としてでもアニメーション作品を一緒に作ろうと、ひょうたん屋のドーナツで誓いを立てた上山高校アニメーション同好会の5人。卒業後それぞれがそれぞれの場所でアニメーション制作に携わっていく。宮森あおいは「えくそだすっ！」「第三飛行少女隊」の制作を経て、少しずつ夢へ近づきつつ、徐々に自分の本当にやりたいことを考え始めていた。
あれから、4年。日々の仕事に葛藤しながら過ごしていたあおいは朝礼後、渡辺に呼ばれ新企画の劇場用アニメーションを任されることになる。しかし、この企画には思わぬ落とし穴があった。今の会社の状況で劇場用アニメーションを進行できるのか？不安がよぎるあおい・・・新たな仲間・宮井 楓やムサニメンバーと協力し、完成に向けて動き出す。果たして、劇場版の納品は間に合うのか――！？
함께 애니메이션 작품을 만들자고 약속했던 카미노야마 고교 애니메이션 동호회의 다섯 명.
졸업 후 '무사애니'의 '제3비행소녀대'를 통해 그 꿈에 한 발 가까워질 수 있었다.
그로부터 4년 다섯 명은 업계에서 자리를 잡아가며 조금은 성장했지만 성장한 만큼 새로운 고뇌와 시련을 마주하고 있었다. 그중에서도 주인공 미야모리 아오이가 소속된 '무사 애니'는 '3소녀' 이후 제작한 작품들이 연이어 호평을 받으며 탄탄대로를 걷는 듯했지만 어떤 일을 계기로 한 순간에 위기에 빠지게 되는데…
约定终有一天能够一起做动画的上山高中动画同好会5人组，在毕业后朝着各自的方向前进着。宫森葵在经过《第三飞行少女队》的制作之后，又稍稍地向梦想靠近了一些，而后也慢慢地开始考虑自己真正想要做的事情。在那4年之后，每天忙于工作的宫森葵在早会结束后，被渡边任命负责新企划的剧场上映动画，但这企划有着意想不到的陷阱，现在的公司的状况能够制作这部剧场上映动画吗？宫森葵充满了不安……与新伙伴宫井枫搭档，一起与武藏野的成员们努力，向着作品完成前进，剧场版究竟能不能顺利制作完成呢——！？
Seitdem Aoi und ihre Freundinnen die Arbeiten an »Third Aerial Girls Squad« erfolgreich abgeschlossen haben, sind vier Jahre ins Land gezogen. Die fünf Mädchen arbeiten zwar noch immer bei Musashino Animation (»Musani«), doch nun hat sie die harsche Realität eingeholt: Die Arbeiten am bislang unveröffentlichten Projekt »Time Hippopotamus« gingen zwar gut voran, doch als der Partner TRAP seine Kooperation zurückzog, blieb Musanis Boss, Masato Marukawa, nichts anderes übrig, als das Projekt zu beerdigen. Viele Mitarbeiter verließen daraufhin das Unternehmen, Masato trat als Vorsitzender zurück und Shun Watanabe wurde sein Nachfolger.
上山高中動畫同好會的五人以甜甜圈一同發誓，總有一天一定要一起完成一部動畫作品。畢業後各奔東西的她們在因緣際會下，因「武藏野動畫公司」的動畫製作而再度聯繫，眾人也因「第三飛行少女隊」這部作品，離夢想又更接近一步。從那之後又過了四年，在動畫中找到自己的歸宿而有所成長的五人，將再度面臨更艱鉅且巨大的挑戰。
