Le jour de l'an, lors d'une soirée karaoké, le très populaire capitaine de l'équipe de basket des Wildcats de East High Troy Bolton, ainsi que la timide Gabriella Montez se retrouvent à chanter en duo la chanson Start of Something New, cette expérience les ravis. Ils pensent ne plus se revoir par la suite, mais au retour des vacances, Troy a la surprise de retrouver Gabriella, qui vient de déménager, dans la même classe que lui au lycée East High d'Albuquerque, dans le Nouveau-Mexique. Lors d'un entrainement de son équipe, Troy va assister à l'insu de tous à l'audition de la comédie musicale des élèves du lycée, c'est là qu'il retrouve Gabriella. Une fois l'audition finie, suite au duo chanté par Sharpay et Ryan Evans (What I've Been Looking For), deux habitués des rôles titres de ce genre de spectacle, ils interprètent ensemble dans un style beaucoup plus calme le même morceau, à la fin duquel Mme Darbus, leur professeur, leur annonce qu'ils sont sélectionnés pour le deuxième tour. Cette décision prise, l'équipe des Wilcats qui ne comprend pas son capitaine, le club de science qui veut voir Gabriella dans ses rangs pour le décathlon scientifique, ainsi que les enfants Evans vont tout faire pour les détourner de la comédie musicale. ¼uvrant avec le club de sciences, les Wildcats arrive à réaliser une vidéo dans laquelle ils font dire à Troy que le chant et Gabriella ne sont pas important pour lui puis montre cette vidéo à celle-ci qui, profondément peinée, comme elle le prouve en chantant When There Was Me And You, n'adresse plus la parole à Troy qui ignore pourquoi. Mais face à la peine de ces deux personnes, Les basketteurs et les scientifiques leur révèlent leur machination en s'excusant platement, finalement Gabriella intègre l'équipe du décathlon scientifique. Mais Sharpay, directrice du club d'art dramatique, parvient à décaler le jour de l'audition, de sorte que ce soit le même que celui du match de championnat des Wildcats et du décathlon. Cependant, Taylor, responsable du groupe du décathlon, parvient à générer un problème électrique de façon à interrompre le match, de plus la provocation d'une réaction chimique pestilentielle et sulfureuse fait interrompre le décathlon, de sorte que Troy et Gabriella arrive juste à la fin de l'audition de Ryan et Sharpay qui interprétaient Bop to the Top et qu'ils chantent en duo Breaking Free, acclamés par leur ami. Le film se clôt sur le ch½ur We're All in This Together dans lequel tous chantent et dansent ensemble, même Ryan et Sharpay.
