Pendant les vacances de Noël, Gabriella Montez, une lycéenne timide, rencontre le beau Troy Bolton, lors d'une soirée de karaoké à la station de ski. Bien qu'ils soient très différents l'un de l'autre, les deux chanteurs en herbe vont découvrir qu'ils partagent le même amour pour la musique et qu'ils sont inexplicablement attirés l'un par l'autre... De retour au lycée, Troy s'aperçoit que Gabriella n'est autre que la nouvelle élève de l'établissement ! Ensemble, ils décident de participer à l'audition pour jouer dans la comédie musicale de l'école. Mais leurs amis ne l'entendent pas de cette oreille... les deux héros du film vont devoir déjouer complots et intrigues pour pouvoir vivre pleinement leur passion.

Ce sont bientôt les vacances, les élèves d'East High sont prêts à passer un moment inoubliable. Mais pour l'instant, il faut trouver un job d'été...Troy et Gabriella passent l'été ensemble au Country Club de Lava Springs, appartenant aux parents de Ryan et Sharpay. Gabriella y est embauchée comme maître-nageur et Troy comme serveur. Les amoureux sont bientôt rejoints par toute la bande. Tous se mettent au travail et espèrent participer au concours des jeunes talents organisé par le club, qui sacrera les deux meilleurs chanteurs de l'année... Mais Sharpay compte bien conserver son titre ! Après l'humiliation qu'elle a subie lors de la dernière comédie musicale de l'école, elle est décidée à se venger de Gabriella... Que la compétition commence !

Troy et Gabriella, qui sont en dernière année, affrontent la perspective d'être séparés l'un de l'autre, puisqu'ils iront faire leurs études dans des universités différentes. Avec l'aide du reste des Wildcats, ils vont mettre en scène une comédie musicale élaborée reflétant leurs expériences, leurs espoirs et leurs craintes vis-à-vis de leur avenir. Riche d'une nouvelle musique extraordinaire et de numéros de danse inédits et exceptionnels conçus pour tirer parti au maximum du grand écran, ce film bouillonnant de jeunesse et d'énergie offrira le meilleur des jeunes artistes de East High...