《少女与战车》的故事围绕着西住美穗展开。美穗因姐姐的缘故，对战车道心怀抵触，然而她还是转入了大洗女子学园。这所学校为了避免废校危机，决定复兴战车道社团。美穗在同学们的热情感染下，逐渐放下内心的芥蒂，加入到战车道的训练中。 在训练和比赛过程中，美穗结识了性格各异的伙伴，如开朗活泼的五十铃华、冷静理智的秋山优花里等。她们驾驶着不同型号的坦克，参加了一场又一场激烈的战车道比赛。比赛中，她们遭遇了实力强劲的对手，像圣葛罗莉安娜女子学院、黑森峰女子学园等。但美穗和伙伴们凭借着团队的智慧、勇气和默契，一次次化险为夷，赢得了比赛的胜利。最终，她们不仅成功拯救了学校，还在全国大赛中取得了优异的成绩，同时也收获了珍贵的友谊。