ある日、優は不思議な光に包まれた巨大な方舟を見つける。2匹のネコに船の中へ導かれ、そこでピノピノという妖精から、夢嵐に出会い迷子になってしまったと聞かされる。でも優のおかげで帰り道がわかったピノピノは、お礼に魔法の力を1年間貸してあげるといって去った。

魔法で変身した優は、その姿で新宿へ遊びに出る。そのころ新宿では、パルテノンプロの社長・立花慎吾が頭を抱えていた。テレビ本番直前に人気歌手・綾瀬めぐみが遅れるという報せを聞いたからだ。慌てる立花は偶然出会った優を番組へ登場させた。とっさにクリィミーマミと名乗った優は、魔法でその場を切りぬける。

謎の美少女クリィミーマミの登場に芸能界は大騒ぎ。立花もマミを探していたが、優はテレビはいやと関心がない。マミのデビューを熱望している幼なじみの俊夫を諦めさせようと、マミに変身して俊夫の前に現われる優。しかし立花に見つかり、強引テレビ局へつれていかれてしまう。

クリィミーマミのおかげで優は毎日大忙し。授業中に居眠りをして居残りテストをうけることになる。落ち込む優に俊夫は勉強を教える約束をするが、トップテンに出演するマミを見たいからと断わってしまう。俊夫の為と1度は断わったトップテン出演を決心する優。だが変身しようとした時、コンパクトを落としたことに気がつく。

控室でマミに戻るところをめぐみに感付かれてしまう優。疑うめぐみはスタジオ見学にきた優を倉庫に閉じ込めた。本番の時間が近づき焦る優。ちょうどマミを見に来た俊夫に助けられた優は、変身してステージへ急ぐ。めぐみは驚いて確認にいくが、マミは先回りして優の姿に戻っていた。

マミのCM撮影で、渓谷へ来たパルテノンプロ一行。渓谷にある鍾乳洞には黒い雄鹿の伝説があった。一行とは別に俊夫たちと来た優が鍾乳洞に入ると、中の石塔の下から声が聞こえ、石をどかすと黒い小さな鹿が現われた。撮影のため現場に急ぐ優に次々事故が起こる。鹿が原因だというネガをたしなめマミが鹿を慰めると・・・。

大手術を控えた少年から、マミにお見舞に来てほしいという手紙が届いた。立花はイメージアップのためと行かせるが、本当は日本マフィアの首領・銭亀為五郎が重病のため、孫のケンがマミファンの祖父のためウソの手紙を送ったのだ。バレたらスキャンダルになると立花はあわてる。報道陣を前にマミは上手くその場を切り抜けるが・・・。

磯浜ビーチでマミとめぐみのジョイントコンサートが開かれることになった。2泊3日の予定と聞き優は困るが、両親にダダをこね磯浜ビーチへ連れていってもらう。コンサートの夜、めぐみはマミを困らせようと、素人デュエットを企み優を指名。驚く優だが、スモークにマミのフィルムを映しデュエットを無事に歌いこなした。

ツアーの合間に森へハイキングに来た優たち。途中道に迷い、みつけた洋館で休息することに。中に入った優は、何者かの視線を感じた。木所はバンジーという妖精の話をする。愛した少年が死んだバンジーは、以来似たような少年を別世界に連れていくのだ。バンジーは俊夫を連れていこうとするが・・・。

夫婦ゲンカでパパは家を出てしまい1週間たっても帰ってこない。探しに出た優は、マミファンの暴走族・ブルーエンジェルの中にパパを見つけた。パパをおびき寄せるため公園にマミが来るという噂を流し、来たパパに帰ってきてと懇願する優。嫌がるパパ。そこへ謎の女性ライダーが現われ、負けたら家へ戻るという条件で勝負を挑む。

マミのCMを撮影するスタジオに、幽霊がでるという噂があり心配する木所。まためぐみは、マミのCMがスポーツカーと知り、自分との差に怒り出す。そこへスネークジョーがスタジオを大停電にし、マミのセクシー写真を撮ろうとめぐみに悪巧みをもちかけた。だが大停電になったスタジオに本物の幽霊が現われ・・・。

遊園地でマミのショーが開かれることに。ミラーハウスで変身した優。しかし、鏡に囲まれた中で魔法を使ったせいか、もう一人のマミが現れた。鏡から現われたマミは、スキャンダラスな事ばかりする。マミの偽者騒動にファンの反乱が始まり、2人のマミは対決する。

10年に1度、地球に近づく大型すい星ドリームコメット。優は幼い頃、ドリームコメットに住む紳士Mr.ドリームの話を聞かされていた。その紳士はいろいろな星の子供たちに夢をプレゼントして回っているのだ。自分の所にも来てくれると信じる優の前にMr.ドリームが現われた。素敵なパーティーに招待され、優は楽しい時を過ごす。

悪の妖精ビーノが、ウーフニックを殺しに地球へきた。ウーフニックとは、地球に住む平和の妖精で普通の人と変わらず、自分自身も知らないが正体を教えられると死んでしまうのだ。ウーフニックだった吉野のおじさんはビーノに狙われる。優は守ろうとするがビーノは侵入し、おじさんに正体を知らせてしまった。

優と俊夫は6年前よく遊んだあゆみと再会した。彼は昔遊んだ難破船へいこうという。だが不審な男たちがあゆみを追いかけている。俊夫が尋ねるとあゆみは、難破船にあったイルカ像を見つけたら全てを話すという。彼は皇太子で、15歳になったら王位を継がなくてはならなかった。

宿題の絵が描けない優は、みどりからある森へいけば上手に描けると教えられる。幸福の森と呼ばれるその場所は、13歳で行方不明になった天才少女画家、中原美也が最後に訪れた地だった。優は森から異世界へ迷いこみ美也と会う。一緒に帰ろうという優だが、突如現れたユニコーンがそれを邪魔する。

テレビ局へ番組収録のため出かけた優は、ざしきわらしと出会う。新しい遊びを覚える為にきたというわらしを、優はマミの番組に誘ってみる。わらしは喜ぶが、わらしに番組をメチャメチャにされた子ども番組のお兄さんとお姉さんは、捕まえようと追いかけてくる。二人の追求を逃れマミはわらしと一緒にうまく出番をおえた。

マミの新曲キャンペーンコンサートが開催される。しかし木所がCF撮りの日を間違え、マミを新島へ連れていってしまった。急いで戻ろうとしたが、乗ってきたセスナは帰ってしまう。様々な手段をつくす2人。なんとか東京に戻れたマミを、めぐみの発案でDJブースに乗せ会場までヘリで空輸した。

マミの宛ファンレターの整理をする木所は、同封された指輪をはめ、抜けなくなってしまう。その指輪はトンガリ王国がいけにえの儀式に使用していた物で、マミファンの王子が何も知らずに送ってしまったのだ。

立花慎悟のバースデーパーティーが開かれることになった。慎悟は父へ恋人を紹介すると約束し、マミをパーティーに誘うが断られる。それが面白くないめぐみは、スネークジョーと邪魔をする計画を立てた。結局参加したマミは、そこで俊夫の姿を見る。その日俊夫は優と遊園地にいく約束をしていた。

くりみヶ丘に迷子の天使パイパーの吹く笛の音が響いた。その音は、すべての機械を狂わるのだ。丁度、優の夢を見ていたみどりは、その笛の音のおかげと思い込み、どうにか吹いてもらおうとする。マミのコンサート会場でパイパーは笛を吹くが、その音がマミのステージをメチャクチャにしてしまう。

めぐみに、LPプロから引き抜きの動きがあった。スネークジョーはめぐみをLPプロの片岡社長に会わせるため連れ出す。だがめぐみは車を下り、後を付けてきた優に、星のパラソルで待ってる、と慎悟に伝えてと姿を消した。立花は、2年前めぐみが熱帯園のドームを見て、星のパラソルと言ったのを思い出す。

マミは｢北の動物家族｣という映画のオーディションを受けることになった。有力候補として審査に残るマミ。映画の準主役、熊のマールとの相性テストが始まるが、途中でマールが倒れてしまう。マールは故郷を思いホームシックになっていたのだ。世話係の薫はマールを故郷に帰そうとその場を脱走する。

NPB歌謡祭直前でマミは大忙し。優は俊夫との約束も破ってしまう。そのためケンカになるが、仲直りの暇もない。ついにマミは、歌謡祭には出ないと言い出す。しかし、めぐみからファンに対するスターの責任を教えられマミは考え直す。歌謡祭当日、優の姿を見た俊夫は、マミの控室に入る優を追いかけて来た。

動揺しながらも歌謡祭で歌いきったマミは、審査員特別賞に輝いた。受賞後逃げるように会場を去りクリスマスの街をさまようマミは、いつのまにか思い出の公園へきていた。そこへ俊夫が現われる。そんな2人の前に連絡を受けた方船が到着した。ピノピノは、俊夫が優の魔法を見たことによって力を吸い取ってしまったという。

新年の街をデートする俊夫と優。だが、突然ふたりはピノピノからフェザースターに呼び出された。ピノピノはふたりに龍の矢で星の子を打ち落としてほしいと頼む。冒険の末、星の子を射落とすと、それはタンバリンになった。それは優が再び魔法を使うことが出来る道具だった。だが、それと引換えに俊夫は記憶を失う。

寒い日の朝、教室の窓を開け風に吹かれて立つ少年がいた。その男の子は優のクラスの転校生・日高守。クラスメイトとは気が合わない彼も、動物に対しては親しみを持っていた。ネガとポジを気に入った守は、優と俊夫の友達になる。俊夫はマミを知らないという守を、新曲発表会へ連れていく。

優が大好きなドラマ｢スパイハンター・ゼロゼロテン｣にマミのゲスト出演が決まる。撮影中、悪役ジェームズにロープウェイへ連れ込まれたマミをみて、ネガは勘違いしマミを助けようとロープウェイを動かす。助監督がネガを捕まえようと、誤って操作メカを壊し、ゴンドラは地上数十メートルで停止してしまう。

木所は、おばあちゃんへの手紙に書いたウソがバレた上、手違いでマミの商品・ルミナウォークを作りすぎて大変。そんな時おばあちゃんが木所を連れて帰るため上京してくる。ルミナウォークの処分を理由に3日間時間をもらう木所。始めは減らなかったルミナウォークも、マミがつけたため人気になり、期限内に全て無くなる。

マミのような子が好きと語る俊夫に、大人になればマミのようになれると言う優だが俊夫は相手にしない。優はある決心をし、両親にダンスを習いに行きたいと頼みこむ。だがダンス教室で、何も知らない優とママは恥をかいてしまう。2度と行かないとママは怒るが、優は3日後の再テストを受けるという。

バレンタインデーの日、優は俊夫にチョコを渡そうと張りきるが、俊夫はマミがチョコをくれるから公園へ行くと言い、ふたりは大喧嘩してしまう。公園に行った俊夫だが、現われたのは隣のクラスの篠田まみだった。一方、優はケンカの後、昔俊夫と遊んだ思い出の場所に来ていた。

優は最近太り始めたネガの減量作戦を開始した。だが、ネガは太ったのではなく、カゼを引き、クシャミのたびに大きくなっていたのだ。このままではどんどん大きくなってしまう。あわてたママは病院へ連れていくが、正体がバレるのを恐れたネガは逃げてしまった。優はネガを探す途中で、薬草を取ってきた守と出会う。

マミの正体を暴こうとするスネークジョー。彼はマミが最初に現れたクレープ屋CREAMYに関係ありとみて、テレビのドッキリカメラを利用する計画を考えた。マミを小さな郵便局の1日局長にし、わずかのスキにCREAMYに仕掛けをして、入ってきたマミが思わずパパ、ママと叫ぶシーンを撮ろうというのだ。計画どおり上手いくが・・・・・・。

いつも遅刻するマミに、立花はノイローゼ気味。せめて住所だけでもと、めぐみから聞き出そうとするが、逆に女装して自分で調べるハメになってしまう。マミの新マネージャーひとみとして近づき正体を探ろうというのだ。だが、女装した慎悟を見て立花の父と木所が一目惚れしてしまう。

廃品置場で遊んでいる優と俊夫。そこへ守が現れるが様子がおかしい。守の案内でふたりはサーカス小屋にやってきた。優がはしゃぐ間に、俊夫は団員控室で1冊の本を見つけ、そのサーカスの秘密を知る。彼の名はペーターといい、優と友達になりたくてに守の姿を借りたのだった。

マミはショーで使う伝説の花嫁衣装｢マリアンの瞳｣の胸の部分に血のしみを見つける。そしてマリアンの瞳を着ないで、という奇怪なハガキがマミの元に届く。差出人は紅小路鏡子という女性。マミは彼女の家を探し当てるが、鏡子は10年前婚礼の日に胸を突いて死んでいた。

立花の所へ、一流クラブであるハイソサエティークラブの兵藤進ノ介がやって来て、マミのファンクラブを作りたいと申し出る。ふたつ返事でオーケーする立花。マミもハンサムな兵藤に引かれていく。それが面白くない俊夫は、兵藤の所へ抗議にいくが、そこで彼の真意を知る。

優の家族と俊夫とみどり、そしてパルテノンプロの一行はとある漁村へ休養にやってきた。一行が漁村に着いた時、ひとりの青年が海岸に流れ着く。彼は海が爆発して船がひっくり返されてしまったという。オジラのしわざかもしれん、と村の長老。それは恐ろしく巨大な怪物で……。

スネークジョーは恋人の境久美子とくりみヶ丘にやってきた。CREAMYの近くにお好み焼き屋を開店させ、嫌がらせをしようとしたのだ。ジョーは売上競争をし、負けたら出ていくが勝ったら正体を明かせとマミに迫る。マミも承知し勝負が始まる。

新学期、新任教師の赤木裕一郎が優たちのクラスの担任になった。ところが大変な熱血教師ぶりで、優の成績が落ちていることを知り、さっそく家庭訪問にやってきた。結局優は塾に通うことになる。塾のテストを魔法で切り抜けた優だったが、学校のテストは実力でと決心し、毎日勉強に励む。

のど自慢大会がくりみヶ丘で開かれることになり、優はママの勧めで出場することに。だが審査員としてマミも出演することになって優は大弱り。予選に出た優は、司会者の久保から優に似た女の子の話を聞く。彼女に一目惚れした久保は司会を続けその女の子を捜していたのだ。当日いなくなった優の代わりに歌うことになるパパだが……。

マミの仕事でテレビ局にきた優は、スタジオ909に入ってしまう。だが、局にはスタジオ909は無い。優は木所が渡した606のメモを読み間違えたのだ。スタジオの中で時間管理人と名乗る男に会い、時間を管理するという2匹のカメのことを教えてもらう優。突然そのカメが逃げ出してしまい、時間が大混乱に。

立花はマミとめぐみを乗せたヘリで新宿上空を上機嫌で飛んでいた。だが突然マミのルミナスターが警告の光を放ち、ヘリは大きな衝撃を受けて異次元空間へ迷いこんでしまう。ここは夢嵐だとかたるポジ。マミは魔法が使えず優に戻ってしまう。ポジは現実世界の誰かとつながれば帰れるという。

優が知り合った男の子、内山誠は超能力少年だ。そのため友達ができない誠は気に入った優を独占しようと、超能力で優の周囲に誰も近づけさせない。みかねた優は、マミに夢中になったフリをする。マミさえいなければと考えた誠は、マミのコンサートに現れ、会場を大混乱させてしまう。

テレビ局で小道具係の貴宏と知り合ったマミ。翌日優は楽器屋の前でピアノを睨んでいた貴宏を見かける。彼は2年前、ピアノの留学を控えての練習中に、猫の悪戯で左手を複雑骨折し、以後ピアノが弾けなくなってしまったのだ。だが貴宏は翌日、マミの舞台で伴奏をしなければならなくなる。

マミは今度主演する映画にキスシーンがあると聞いて大弱り。相手役にはオーディションが行われ、新人俳優の城田まさきが選ばれた。優は好きでもない人とのキスは絶対にイヤというが、俊夫は、マミには本物の女優になってほしいと答える。撮影当日、城田まさきの親衛隊がキスを邪魔しようとセットを壊す。

俊夫をデートに誘うが断られた優は、みどりをデートに誘ってしまう。優とのデートに大喜びのみどりとは裏腹に、優の心は重い。デートの日、みどりは優を色々な所へ連れていくが、その2人の後を俊夫がつけていた。

立花の父がニューヨークから帰ってくるという。軍事衛星が撮影した立花家付近の地表写真で、何かが立花家の地下に埋まっているというのだ。300年前に莫大な財宝を隠したまま死んでしまった立花左衛門の宝だと確信した慎悟は財宝を掘り出すことを決める。そして、作業を続ける一同の前に地下通路が現れた。

マミのデビュー1周年記念コンサートが7月1日に香港で行われることになった。でも魔法が使えるのは6月30日まで。一方、週刊誌にマミが7月で引退するという記事が出る。そんな中、マミは兵藤進ノ介とトンガリ王国の王子に連れ去られる。

半年前のカセットテープから流れる、“天使は実は優だった”という自分の証言に疑問を抱く俊夫。心当たりの無い俊夫は、12月23日の事を優やみどりに尋ねる。優は俊夫に思い出されることを恐れ、多忙を理由に避けていた。ファイナルコンサート当日、開演寸前に俊夫の記憶が戻り始め……。

マミのファイナルコンサートが始まった。雨が激しさを増しても、誰ひとり席を立つものはいない。だが最後の1曲になった時、現われた巨大な方船がマミをさらう。10万人のマミちゃん返せコールが響く中、舞台に戻されたマミは最後の曲を歌い始める。そして完全に記憶を戻した俊夫は、舞台に向かって叫ぶ。