Fionna en Cake beginnen – met de hulp van de voormalige IJskoning Simon Petrikov – aan een multiversum-hoppend avontuur en een reis vol zelfontdekking. Ondertussen schuilt er in de schaduw een krachtige nieuwe tegenstander die vastbesloten is ze op te sporen en uit het bestaan te wissen.
De Honnouji Academie wordt krachtig geregeerd door de ijzeren controle van de studentenraad en de president, Satsuki Kiryuuin. Transferstudent Ryuuko Matoi arriveert op de campus met een gigantisch zwaard, dat eigenlijk de helft van een schaar is. Ze is op zoek naar de vrouw die de andere helft van haar zwaard vasthoudt en die haar vader heeft vermoord. Er wordt gezegd dat Satsuki Kiryuuin de identiteit van de moordenaar kent, maar wanneer Ryuuko haar confronteert, wordt ze geslagen door de studentenraad en hun krachtige 'goku-uniformen' die ze qua sterkte niet kan evenaren. Zodra Ryuuko echter haar eigen 'Kamui' met de naam Senketsu ontvangt, zijn de kansen in haar voordeel groter.
Stargirl volgt het verhaal van Courtney Whitmore, een slimme, atletische en vooral vriendelijke meid. Courtney verhuist naar Blue Valley, Nebraska nadat haar moeder hertrouwt met Pat Dugan, een voormalig lid van de Justice Society of America. Ze ontdekt dat haar stiefvader een geheim heeft; hij was de sidekick van een superheld. Door de kosmische staf van de lang verloren held te 'lenen', wordt ze de onwaarschijnlijke inspiratie voor een geheel nieuwe generatie superhelden.