出生于坦克世家的高中少女西住美穗(渕上舞 配音),早已厌烦了被作为传统文化在世界范围内普及、号称修炼女性的“战车道”。为了逃避这个恼人的宿命,美穗特意转学至没有这一科目的大洗,并结交了渴望浪漫爱情的武部沙织(茅野爱衣 配音)和擅长花道的五十铃华(尾崎真实 配音)两位好友。谁知日本即将举行战车道大赛,美穗所在的大戏女子学园也顺应恢复了战车道的科目。由于相关经验学院短缺,在学生会长强迫之下,美穗和两位朋友一同选修战车道。对于这门停滞已久的学科,18名少女们寻找废弃战车、维修护理、进修操作和作战课程、实战演习……,如此等等,一切都从头开始。
经过一段时间的艰苦磨练,大洗女子学园的少女们驾驶着神采奕奕的战车,开向了高手如云的全国大赛会场……
《少女与战车》是部反映多主题的动画片,观众可从中观察到现实的真实生活也可看到独立成长的重要性。《少女与战车》完美的诠释了一个心灵的成长史,营造一个光怪陆离的世界,这部动画是导演最完美的佳作。故事简单而抽象,传递着满满正能量的情感,《少女与战车》有着对爱的探讨,爱作为一种情感,本身很难有一个精确的定义,主角从一开始的冷漠、自私、怯懦,逐渐变成了一个懂爱的女孩,她忍耐、恩慈、包容,这些都是爱所包含的元素。侧面反映出了善良总是能压倒一切,只要付出,善良的人总会获得回报。