Le principal Brenigan mène son lycée d'une main de fer, distribuant des retenues à chaque faux-pas. Pour faire de la place au sport, qui donne du cachet à son établissement, il a relégué toutes les autres activités parascolaires au sous-sol du bâtiment. Cinq élèves se retrouvent par hasard en retenue en même temps, dans la salle où sont entreposés les instruments de musique. Leurs points communs ne sont pas tout de suite évidents : Stella Yamada (Hayley Kiyoko) est nouvelle au lycée, et rejette toute autorité qui l'empêche de s'exprimer ; Olivia White (Bridgit Mendler) est une jeune fille maladroite et fragile qui vit chez sa grand-mère ; Mohini Banjaree (Naomi Scott), dite « Mo », est d'origine indienne et la petite amie d'un joueur de football américain populaire dans le lycée (Scott Pickett, joué par Nick Roux) ; Wen Gifford (Adam Hicks) est un adolescent qui supporte mal le divorce de ses parents et la nouvelle petite amie de son père ; enfin, Charlie Delgado (Blake Michael) est le petit frère d'un réputé joueur de football, qui préfère la batterie au sport, contrairement à ce que tout le monde attend de lui. De façon inattendue, une forte alchimie se crée entre eux au travers de la musique. Encouragés par leur professeur de musique, ils finissent par former un groupe appelé « Lemonade Mouth », « Limonade en bouche », et décident de participer au concours « Rising Stars ». Mais ils ne sont pas le seul groupe du lycée : les populaires Mudslide Crush vont tout faire pour détruire cette nouvelle concurrence.