Shinichi Chiaki, der brillante und perfektionistische Dirigent, hat nach der Überwindung seiner Flugangst endlich seinen Traum verwirklicht, in Europa zu arbeiten. Er und die exzentrische, aber begabte Pianistin Megumi Noda, bekannt als Nodame, sind nach Paris gezogen, wo Chiaki den prestigeträchtigen Platini International Music Competition gewonnen hat. Zu Beginn der Geschichte von Nodame Cantabile Saishū Gakushō wird Chiaki zum neuen Dirigenten des angeschlagenen Le Marlet Orchestra in Paris ernannt. Das Ensemble hat aufgrund mangelnder Finanzierung und schlechter Leistungsstandards viele Mitglieder und sein Publikum verloren, was Chiaki vor seine bisher größte berufliche Herausforderung stellt. Währenddessen bereitet sich Nodame auf ihre Abschlussprüfung am Conservatoire de Paris vor und bemüht sich, ihre technischen Fähigkeiten zu verbessern, um Chiaki als ebenbürtige Partnerin zur Seite zu stehen, anstatt nur seine hingebungsvolle und chaotische Begleiterin zu bleiben.

Die beiden Filme, Zen-Pen (The Final Score Part I) und Kou-Hen (Part II), verfolgen ihre parallelen Wege der künstlerischen Reifung. Chiaki arbeitet unermüdlich daran, das Le Marlet Orchestra wieder aufzubauen, führt Vorspiele durch und bringt der zusammengewürfelten Gruppe Disziplin bei. Sein erstes Konzert mit ihnen, mit Ravels Bolero, wird zu einem demütigenden Misserfolg, als das Publikum über die Inkompetenz des Orchesters lacht. Die Enttäuschung zwingt Chiaki, seinen Ansatz zu überdenken und sich an die Lehren zu erinnern, die er von seinem exzentrischen Lehrer Franz Stresemann und von der Leitung des S Orchestra in Japan gelernt hat. Nodame, zunächst begeistert, als Chiaki sie bittet, Bolero mit dem Orchester aufzuführen, erlebt eine niederschmetternde Enttauschung, als die brillante Pianistin Rui Son ihren Platz in der Aufführung einnimmt. Dieser Rückschlag, kombiniert mit dem Druck ihres Konservatoriumsstudiums, lässt Nodame daran zweifeln, ob sie jemals wirklich zu Chiaki aufschließen kann.

Die Handlung spitzt sich zu, als beide Charaktere ihre Grenzen konfrontieren. Nodame stürzt sich in die Vorbereitung auf einen wichtigen Klavierwettbewerb, in der Hoffnung, sich zu beweisen. Ihre Entschlossenheit führt dazu, dass sie sich vorübergehend von Chiaki trennt, da sie sich vollständig auf ihre Musik konzentrieren muss. Das Stück, das sie für den Wettbewerb auswählt, ist Ravels Klavierkonzert in G-Dur, ein technisch anspruchsvolles Werk, das sie an ihre Grenzen bringt. Während dieser Zeit sieht sich Chiaki eigenen Prüfungen gegenüber, als Rui Son, eine begabte Pianistin, die seine intensive und perfektionistische Natur teilt, Solistin des Le Marlet Orchestra wird. Die berufliche und emotionale Spannung zwischen Chiaki und Rui schafft eine Kluft, die ihn von Nodame entfernt, gerade als sie seine Unterstützung am meisten braucht.

Die Geschichte gipfelt in einer kraftvollen Vereinigung ihrer getrennten Kämpfe. Nodame liefert eine überragende Aufführung des Ravel-Konzerts und versteht endlich, wie sie ihr natürliches, freigeistiges Spiel mit der Disziplin vereinen kann, die Chiaki ihr beigebracht hat. Sie spielt nicht mehr nur, um bei Chiaki zu sein, sondern weil sie ihre eigene künstlerische Stimme gefunden hat. Chiaki, der ihr Wachstum miterlebt, erkennt, dass seine Gefühle für sie tiefer gehen als berufliche Bewunderung. Die Filme enden damit, dass Chiaki ein triumphales Konzert mit dem reformierten Le Marlet Orchestra dirigiert und die beiden Musiker schließlich ihre gegenseitige Liebe und ihren Respekt anerkennen. Sie kehren gemeinsam nach Japan zurück, nicht mehr als Lehrer und Schülerin oder als zwei Menschen, die unterschiedlichen Träumen nachjagen, sondern als Partner, die beide künstlerische Reife erlangt haben und durch die Musik verbunden bleiben, die sie zusammengebracht hat. Die Nebenfiguren aus der Fernsehserie, darunter der extravagante Geiger Ryutaro Mine, der hingebungsvolle Pauker Masumi Okuyama und die skurrilen Mitglieder des ursprünglichen S Orchestra, treten durchgehend auf und zeigen, wie die an der Momogaoka College of Music geknüpften Bande Chiaki und Nodame weiterhin beeinflussen und inspirieren, während sie sich in der anspruchsvollen Welt der professionellen klassischen Musik in Europa bewegen.