くりみヶ丘に住む森沢優は、とても活発な女の子だ。
ある日、優は不思議な光を見つけて追いかけた。それが巨大な船だと知って話しかける優の前に、２匹のネコが現われ船の中に導く。そこで優は、ピノピノという小さな妖精から、船がフェザースターという所へ帰る途中、夢嵐に出会い迷子になってしまったことを聞かされる。でも優のおかげで帰り道がわかったというピノピノは、お礼に『力』を１年間貸してあげるといって去っていった。

ピノピノからもらった『力』を使いたくてしょうがない優は、変身して新宿へ遊びに出る。
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。というのもテレビ本番直前に、ゲストの人気歌手、綾瀬めぐみが交通渋滞で遅れるというしらせを聞いたからだ。あわてる立花は、偶然出会った優を穴埋めとして、強引に番組へ登場させてしまう。自分のことをクリィミーマミと名乗った優は、魔法を使ってその場を切りぬけた。

謎の美少女クリィミーマミの登場に芸能界は大騒ぎだ。パルテノンプロの立花もマミを必死に探していた。でも優はテレビはいや、と全然関心がない。しかし、幼なじみの俊夫はマミのデビューを熱望していた。そんな俊夫をあきらめさせようと、優はマミになって俊夫の前に現われる。そこへ立花が現われ、マミを強引につれていってしまう。今回だけという約束でテレビ出演するが、共演しためぐみのおかげでデビューを約束するはめになった。

大人気のクリィミーマミ。おかげで優は毎日大忙しで、授業中にいねむ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見てやる約束をするが、後からトップテンに出演するマミを見たいからといって断わってきた。優は怒るが、俊夫のためと１度は断わったトップテン出演を決心する。だがマミに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。時間が迫るなか、優はコンパクトを捜し出し無事に乗りきる。

ある日マミは更衣室で優に戻ってきたところをめぐみに感づかれてしまう。マミは優が変身した姿なのか、と疑うめぐみは一計を案じてスタジオ見学にきた優を倉庫に閉じ込めてしまった。本番の時間が近づきあせる優。ちょうどマミを見に来た俊夫とみどりに発見され助けられた優は、変身してステージへ急いだ。めぐみは驚いて、倉庫へ確認にいくが、マミは先回りして優の姿に戻っていた。自分の勘違いと認めためぐみは優に謝るのだった。

マミのＣＭ撮りのため、夏川渓谷へやって来たパルテノンプロ一行。渓谷には、モッパラ鍾乳洞があり、そこには黒い雄鹿の伝説があった。一行とは別に俊夫たちとやって来た優が鍾乳洞の中へ入ると、中の石塔の下から声が聞こえ、その石をどかすと中から黒い小さな鹿が現われた。撮りの時間も迫り現場に急ぐ優に次々と事故が起こる。鹿が原因だというネガ。それをたしなめマミが鹿を慰めると、鹿はフェザースターの雄鹿の姿に戻った。

大手術を控えた少年から、マミに見舞に来てほしいという１通のファンレターが来た。立花はマミのイメージアップといかせるが、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。それを知って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、スネークジョーに真相を見破られた。しかし子供達の活躍で証拠写真はダメになる。

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そんなに家を空けられないと困るが、両親にダダをこね磯浜ビーチへ連れていってもらうことにする。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した。驚く優だが、スモークにマミのフィルムを映し出して、優はマミとデュエットを無事に歌いこなすのだった。