La storia di Girls und Panzer ruota attorno a Miho Nishizumi, ultima nata in una famiglia di grande lignaggio nella conduzione dei carri armati e nella relativa arte marziale chiamata Sensha-do. A causa di brutte esperienze nel passato con i carri, Miho si è però iscritta al liceo di Oarai dove il Sensha-do non viene più praticato da tempo. Ma d'improvviso, causa l'indizione di un campionato nazionale nella disciplina, il Sensha-do viene riportato in auge e il consiglio studentesco fa pressione su Miho affinché sia della partita. Dapprima riluttante, la ragazza alla fine deciderà di partecipare grazie anche al sostegno delle sue amiche Saori e Hana.