2008年1月の放送終了後も根強い人気を誇る「仮面ライダー電王」の最後の戦いを描く劇場版第3弾。世間で噂の幽霊列車について調査を開始したモモタロスたちの前に、“仮面ライダー幽汽”が立ちはだかる。なんとその正体は、誘拐された電王?良太郎だった。モモタロスや新たに電王となった幸太郎らは、良太郎の言葉を手がかりにデンライナーで300年前へと向かう。新電王?幸太郎を演じるのは「アクエリアンエイジ　劇場版」の桜田通。

　　高中三年级的筒井光是所谓的御宅族少年。只要有游戏或动画里的二次元女生的话，感觉就能独自一人生活了……。但，他突然被超绝3D（现实）美少女·五十岚色叶告白，并开始和她交往！在被奔放的色叶玩弄于股掌之间的同时，筒井逐渐爱上了她……。

三岛春来（寺岛拓笃 配音）是一位非常平凡的高中一年级生，因为一本名为《人鱼的王子》的绘本而对游泳这项运动产生了兴趣，继而加入了学校的游泳部。实际上，春来一直默默的喜欢着名为真四季美春（神田沙也加 配音）的女孩，正是这个热爱读书的女孩给了他那本改变了他命运的绘本。　　本田塔羽（铃村健一 配音）是班级里公认的轻浮男，但实际上，在轻浮的外表之下，他的个性却反而非常的认真。三桥真珠（钉宫理惠 配音）是一位标准的优等生，在严格的家庭之中长大。命运让这两个性格截然相反的人相遇了，看着真珠的样子，本田感到内心里的感情正在不断地悸动。

时为公元2202年。　　自从宇宙战舰大和号从那场单程长达16万8000光年、通往伊斯坎达尔的壮大航海中回归以来，已经过了3年——。　　在“宇宙恢复系统”之下取回先前蓝色样貌的地球，　　与卡米拉斯帝国缔结了和平条约。　　在复兴的同时，为了防卫而进行的包含最新锐战舰安德洛墨达在内的新锐舰队的整备工作也在推进中。　　伊斯坎达尔的丝塔夏的愿望也化为乌有，地球开始迈向扩军之道。　　这真的是在无可替代的多数牺牲之后，大和所达成的真正的和平吗？　　期盼宇宙平稳的女神特蕾莎的祈愿，将大和邀往新的航海。　　如今，席卷宇宙的加特兰蒂斯的威胁，正在逼近地球——。

位于关东郊外的星见市。这里因为是「最适合观测一年一度的流星雨的城镇」而得到了这个名字。位于星见市的小型艺能事务所，星见Production。在那里迎来华丽出道的偶像·长濑麻奈，在偶像大战中连战连胜，转眼间就在偶像排行榜·VENUS PROGRAM当中一路直上。数年后，星见Production开办了发掘新偶像的选拔会。出现在那里的人，是麻奈的妹妹长濑琴乃，以及歌声与麻奈相似的川咲樱。以这两人为首，偶像志愿者陆续集合，星见Production变得活跃起来。集中于此的10人，开始了宿舍的共同生活。再加上立志超越麻奈的TRINITYAiLE，以及对麻奈抱有非同寻常竞争心的LizNoir都阻挡在她们的面前，胸怀荣耀地互相竞争。在围绕着麻奈的种种心意交错当中，偶像们朝着最高峰迈进。