„Starmyu” to opowieść o Yuucie Hoshitani – młodym chłopaku, który zapisuje się do prestiżowej Akademii Ayanagi, aby odnaleźć ucznia liceum, który go zainspirował. Akademia jest znana z kształcenia wybitnych talentów muzycznych, ale aby zostać jej częścią, studenci muszą najpierw rywalizować o miejsce w Dziale Muzycznym. Na szczycie tego działu znajduje się Rada Kao – grupa studentów trzeciego roku, która ma ogromny wpływ na szkołę i proces przyjęć do niej. Szybsza ścieżka do Działu Muzycznego dla Hoshitani to znalezienie drogi do Gwiazdorskiego Zespołu, który pozwoli mu uczyć się od członka Rady Kao.
Po przyciągnięciu uwagi Itsukiego Ootori, Hoshitani znajduje się pod opieką najbardziej ekscentrycznego członka Rady Kao. Wraz z nim w Zespole Ootori jest jego współlokator, Tooru Nayuki, początkujący aktor kabuki – Kakeru Tengenji, cichy Shuu Kuga i Kaito Tsukigami, młodszy brat sławnego absolwenta Ayanagi – Haruto.
Podczas gdy Hoshitani zmaga się z brakiem talentu, jego koledzy z zespołu muszą również pokonać swoje słabości. Stawiając czoła przeciwnościom ze strony innych utalentowanych Gwiazdorskich Zespołów, w tym czterech pozostałych członków Rady Kao, Zespół Ootori musi wydrążyć własną ścieżkę, dążąc do występu na Festiwalu Ayanagi.