故事发生在市立里滨高中内，有原翼（西田望见配音）是刚刚升上高中的校园新鲜人，曾经，身为棒球队队长的她对甲子园怀揣着无尽的希冀，但一场意外让她在心灰意冷之中放弃了梦想。如今的高中是一个没有棒球部的学校，虽然暗地里松了一口气，但有原翼同时还感到了小小的失望，难道棒球真的是她无法割舍的梦想吗？出生于棒球世家的傲娇大小姐东云龙（近藤玲奈配音）、拥有魔鬼身材，个性温柔非常会照顾人的野崎夕姬（南早纪配音）、个性活泼开朗的天然呆河北智惠（井上穗乃花配音），在学校里，有原翼结识了这些对棒球充满了热情和兴趣的女孩子们。

电视动画《梦幻之星Online2》根据世嘉游戏开发的同名网络游戏改编。《PSO2》动画化的消息于2015年7月12日举办的现场活动中发表。动画版的故事将是完全原创，以近未来的地球为舞台，也可说是《PSO2》玩家们的故事。动画2016年1月份开始依序在TBS、BS-TBS等频道播映。