Cem anos depois de mudanças catastróficas nas placas tectónicas terem causado a submersão da maior parte da sua área, o Japão prospera agora como uma nação marítima. Cidades de alto funcionamento alinham-se nas costas do Japão e rotas marítimas bem desenvolvidas são defendidas por navios de guerra especializados. A indústria marítima está a florescer e as jovens estão ansiosas por se juntarem às Sereias Azuis – mulheres altamente qualificadas que dedicam as suas vidas à proteção dos mares. Depois de algum tempo separados, as amigas de infância Akeno Misaki e Moeka China se reencontram na Yokosuka Girls' Marine High School. Aqui eles se juntam a outros que compartilham o sonho de se tornarem Sereias Azuis. Logo, os exercícios de treinamento começam, com Akeno e Moeka sendo encarregados de seus próprios navios e tripulação. Tudo está progredindo bem para Akeno enquanto ela assume seu papel de capitã e constrói camaradagem entre seus colegas tripulantes a bordo do Harekaze, um navio destruidor. No entanto, falhas inesperadas no motor e na navegação logo deixam o navio encalhado e a tripulação em perigo. High School Fleet segue a valente tripulação do Harekaze enquanto eles navegam em águas traiçoeiras e outros obstáculos em sua busca para se tornarem Sereias Azuis de pleno direito.