ウラノホシ女子高校が閉校した後、3年生のクラス—黒沢ディア、松浦カナン、大原マリ—は学業を終え、Aqours は1年生と2年生のみの構成となった。新しい練習場所を探している最中、残された歌手たちは間もなく入学する予定の学校へ向かった。驚いたことに、その建物は空っぽだった！実際、学校委員会は新しく転校してきたウラノホシの生徒がクラブ活動に負担をかけると恐れ、彼らを支部キャンパスへ転送したのだ。これにより Aqours は新たな使命を立てる――ウラノホシの生徒も同じくらいクラブに熱心であることを示すこと。さらに別の問題が浮上する：3年生は卒業遠足中に姿を消す！この旅の間、彼らは未来への不安と向き合いながら希望を保ち続けなければならない。また、彼らはクラブのダイナミクスを永遠に変える可能性のある隠れた才能を発見する。彼らの決意は揺るがない。『ラブライブ！サンシャイン!! 学園アイドル映画：オーバー・ザ・レインボウ』は、Aqours の残されたメンバーが行方不明の先輩を探しつつ、新学校の管理職を説得しようとする姿に焦点を当てている。
