Câu chuyện diễn ra trong thế kỷ 21. Do thực tế rằng ô nhiễm đã trở thành một vấn đề lớn, các nhà khoa học đã phát triển việc sử dụng nhiên liệu hydro được gọi là HBT như là một thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Vào thời điểm này, con người đã xâm chiếm sao Hỏa để tìm kiếm địa điểm mới để gọi về nhà là kết quả của sự bùng nổ dân số.
Kazuki một anh chàng có khả năng nhìn thấy những hình ảnh của các robot đánh nhau và viết lại thành một trang wed vì vậy cậu ta luôn bị xem là một kẻ lập dị.
Mở đầu câu chuyện, Takemichi 26 tuổi, là một cậu thanh niên thất nghiệp, sống tại Tokyo nhận được tin cô bạn gái duy nhất của mình từ hồi sơ trung – Hinata qua đời trong một vụ ẩu đả giữa các băng nhóm tội phạm. Trong khoảnh khắc khi Takemichi bị đẩy xuống đường ray xe lửa, cậu đã vượt thời gian quay trở về thời còn học sơ trung.
Shirobako nói về năm cô gái theo đuổi giấc mơ một ngày cùng nhau thực hiện một bộ Anime, và Shirobako chính là "Chiếc hộp trắng" của năm cô gái đó.
Cậu thiếu niên Tandoji Alma đang sống cuộc đời cô độc, bị bạn bè xa lánh ở một thành phố cảng thuộc vùng Kantou thì bỗng dưng Aiba Ruri - một cô gái lạ mặt đến xin nhờ cậy sức mạnh "Sacred Seven" mà cậu sở hữu. Tuy vây, Alma ngay lập tức từ chối, vì trong quá khứ sức mạnh này dã từng bị mất kiểm soát, khiến cậu đả thương rất nhiều người xung quanh.