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。

ツアーの合間に優や俊夫、立花たちは、森の中へハイキングに来ていた。途中、霧がでて道に迷い、見つけた洋館で休息することに。優は洋館の中に入った時、何者かの視線を感じた。
一方、木所はバンジーという妖精の話をする。愛した少年が死んでしまったバンジーは、以来似たような少年を別世界に連れていくのだ。本当に現れたバンジーは、俊夫に目をつける。そのとき優は・・・

豪華客船でマミのショーが開かれることになった。それを見に来た優は人混みに紛れてネガとはぐれてしまう。ネガはキャサリンという女の子に助けられ、彼女が昔この辺に住んでいて、アメリカに引っ越すとき埋めていった夢を映すという小箱を取り戻すために来たことを知る。

夫婦ゲンカで家を出てしまったパパ。７回目だから心配していない優だが、１週間たってもパパは帰ってこない。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クリィミーマミが来るという噂を流し、現われたパパに、帰ってと懇願する優。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。勝負はパパの負け。そして女性ライダーの正体は・・・

マミのＣＭを撮影するグレートスタジオに、幽霊がでるという噂があり、心配する木所。一方めぐみは、マミのＣＭがスポーツカーと知り、自分と差があると怒り出す。そこへスキャンダル記者の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なった。ミラーハウスの中で変身した優。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てしまう。鏡の中から現われたマミは、スキャンダラスな事ばかりして大混乱。その事態に、マミのドッペルゲンガーが現われた事に気づく優。サイン会に現われた鏡のマミの前に本物のマミが現われ、ついにふたりは対決することに。

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.ドリームの話を聞いていた。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、楽しい時を過ごす優だが・・・

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。吉野のおじさんはウーフニックのためビーノに狙われる。おじさんを守ろうとする優だが、ついにビーノは侵入し、正体を知らせてしまった。

優と俊夫は６年前なか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。 実は彼は、フィンランド国王の皇太子で、１５歳になったら王位を継がなくてはならなかった。そして６年前、優を王妃にしようという誓いをイルカ像に刻んでいたのだった。

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いうことを聞く。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。実は美也の寿命は１４歳のため、時を止めてこの森へ連れて来たという。

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ためやってきたというわらしを、優はマミの番組に誘ってみる。
しかしわらしのおかげで番組はメチャメチャに・・・

クリィミー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。乗ってきたセスナは帰ってしまい、東京へ戻る術がない。さまざまな手段をつくし、なんとか東京までは戻れたマミだが、はたしてコンサートに間に合うのか？

ファンレターの整理をする木所は、マミあてに届いた指輪をはめ、とれなくなってしまう。その指輪、実はトンガリ王国がいけにえの儀式に使用していた物で、マミのファンだった王子が何も知らずに送ってしまったのだ。呪術師の老婆は指輪が戻らなかったら王子をいけにえにすると王国を脅かす。マミたちに呪術師の部下たちの手が迫る。

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。慎悟は父へ好きな人を紹介すると約束し、マミをパーティーに誘うが断われる。それが面白くないめぐみは、スネークジョーと邪魔する計画を立てた。
結局パーティーに参加したマミだが、会場に俊夫の姿を見る。その日、俊夫は優と遊園地にいく約束をしていたはずだったのだが・・・

くりみヶ丘に迷子の天使パイパーの吹くプップクプーという笛の音が響いた。その音は、すべての機械を狂わせてしまうのだ。 俊夫に連れてこられたマミのコンサート会場でパイパーは笛を吹くが、その音のせいでマミのステージはメチャクチャになってしまう。

パルテノンプロの綾瀬めぐみに、ＬＰプロから引き抜きの話があった。引き抜きを画策するスネークジョーは、めぐみをＬＰプロの片岡社長に会わせるため車で連れ出す。めぐみは優に「星のパラソルで待ってる」と慎悟に伝えるように言い、姿を消した。立花は悩んだ末、「星のパラソル」の意味をようやく思い出す。

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。審査も進み映画の準主役、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が・・・

ＮＰＢ歌謡祭直前でマミは大忙し。そのため優は俊夫との約束も破ってしまう。ケンカをしても仕事が忙しくて仲直りの暇もない。ついにマミは、歌謡祭に出ないと言い出す。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、俊夫は、ドアのすき間から優がマミに変身するのを目撃する。茫然とする俊夫を後に、マミは舞台へかけていった。

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。だが受賞後逃げるように会場を去り、聖夜の街へ出ていってしまう。そしてマミは、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。
２人の前に方船が到着した。ピノピノは、俊夫が見たことによって魔法の力を吸い取ってしまったという。だが俊夫の願いをひとつだけ叶えると約束する。

新年の街をデートする俊夫と優。だが、突然ふたりはフェザースターのピノピノに呼び出された。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。冒険の末に星の子を射落とすと、それは優が再び魔法を使うことが出来る、タンバリンになった。だが、タンバリンと引換えに俊夫は記憶を失ってしまう。

ある寒い日の朝、教室の窓を開け放ち、風に吹かれて立つ少年がいた。その男の子は優のクラスへ来た転校生、日高守だった。
クラスメイトとは気が合わない彼も、動物に対してはとても親しみを持っていた。ネガとポジを気に入った守は、優や俊夫と友達になる。俊夫は守をマミの新曲発表会へ連れていくが、守はマミには一向に関心がないようだった。

マミは大好きなテレビ映画『スパイハンター・ゼロゼロテン』へのゲスト出演が決まる。
撮影中、悪役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１０メートルで停止。高所恐怖症のゼロゼロテンは気絶しマミは大ピンチに・・・

マネージャーの木所は、おばあちゃんへの手紙に書いたウソがバレた上、手違いでマミの関連商品「ルミナウォーク」を作りすぎてダブルショック。
そんな時おばあちゃんが木所を田舎に連れて帰るために上京してくる。しかしそんな中「ルミナウォーク」の処分に奮闘する木所を見たおばあちゃんは・・・

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。だが俊夫はそんな優をまるで相手にしない。優は決心をし、両親にダンスを習いに行きたいと頼みこむ。だがダンスについて何も知らない優は、ダンス教室で恥をかいてしまう。３日後に再テストを受けるため、練習にはげむ優だが・・・

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。しかし俊夫はマミがチョコをくれるというから公園へ行くという。そんなこと絶対に無いという優は大ゲンカしてしまう。
公園に行った俊夫の前に現われたのは隣のクラスの篠田まみだった。完全な勘違いと知った俊夫。一方、優はケンカの後、昔ふたりで遊んだ思い出の場所、教会の屋根裏に来ていた。

優は最近太り始めたネガの減量作戦を開始した。だが、ネガは太っているのではなく、カゼを引き、クシャミをするたびにどんどん大きくなっていたのだ。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そこから逃げてしまった。優はネガを探す途中で、薬草を取ってきた守と出会う。彼はネガの事を聞き、体を元に戻す薬草を探していたのだ。

なんとか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われたクレープ屋クリィミーに関係ありとみて、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日局長にしたて、わずかのスキに郵便局をクリィミーに改造、戻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。そしてスネークジョーの計略は見事に成功したかに見えたが・・・

いつも遅刻するマミに立花は、ノイローゼ気味になっていた。
一計を案じた立花は、女装してマミの新マネージャーとして近づき正体を探ろうとする。だが、その女装姿を見てなんと立花の父、そして木所までもが彼女（彼）に一目惚れしてしまう。

廃品置場で遊んでいる優と俊夫。そこへ守がやってくるがなにか様子がおかしい。
守の案内でふたりはサーカス小屋に連れてこられる。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った。実はペーターという団員が、優と友達になりたいために守の姿を借りていたのだった。そしてこのサーカスへ優を一緒に連れていこうとする。

マミはショーで使う予定の伝説の花嫁衣装『マリアンの瞳』の胸に血の染みがついているのを見つけた。更に「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まいこむ。ハガキの差出人は紅小路鏡子という女性で、マミは彼女の家を探し当てる。
だが、鏡子は１０年前の婚礼の日に胸を突いて死んでいたのだ。そこでマリアンの瞳は呪われた衣装であることを聞くマミ。果たして呪いのせいなのか、マミの身に次々と危険が迫る。

立花の所へ、ハイソサエティークラブの兵藤進ノ介がやって来る。彼はマミのファンクラブを作りたいと申し出る。 ハイソサエティークラブと言えば“一流の人間”が集まるクラブ。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惹かれていく。
俊夫は、兵藤の所へ抗議にいくが、そこで彼の真意を知る。兵藤はマミが自分に惚れているかクラブで賭けをしていたのだ。その話を知ってしまったマミは・・・

優の家族と俊夫とみどり、パルテノンプロの一行はある漁村へ休養にやってくる。
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。オジラかもしれん、という村の長老。それは恐ろしく巨大な怪物だ。そしてついに海から現われた巨大な怪獣オジラ。しかし優はオジラが仲間を探していると感じる。

スネークジョーはお好み焼屋の恋人、境久美子とくりみヶ丘にやってきた。優の両親が経営するクレープ屋『クリィミー』とマミは何らかの関係があると考え、嫌がらせにきたのだ。
ジョーは売上競争をし、負けたらくりみヶ丘から出ていくが勝ったら正体を明かせとマミに約束させる。結果は久美子の応援を受けたジョーの逆転勝ち。ジョーはマミに約束を守るよう迫る。しかし企みに気づいた久美子は・・・

新任教師、赤木裕一郎が優たちの担任になることになった。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くる。
結局優は塾に通うことになり、塾のテストを魔法で切り抜ける。しかし学校のテストは実力でと決心し毎日勉強に励む優。ところが日ごろ慣れていないことをしたために熱をだしてしまう。

のど自慢大会がくりみヶ丘で開かれることになり、ママは優に出場しろという。だがその大会にマミとして出演することになっていた優は大弱り。
予選に出た優は、司会者の久保から、かつていた優に似た女の子の話を聞く。久保は彼女に一目惚れしたことがきっかけで司会の仕事を続け、いまもその女の子を捜していたのだ。
一方、のど自慢大会で優の代わりに歌うことになるパパ。緊張するパパを見てママが一緒に歌いだす。そのとき、久保の顔に驚愕の表情が。久保が長年捜していた人はママだったのだ。

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。
優はスタジオの中で時間管理人と名乗る男に合う。そこで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。ところが突然そのカメが逃げ出してしまい、局の時間が大混乱に。

立花はマミとめぐみを乗せたヘリで新宿上空を飛んでいた。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消滅する。
異次元空間へ迷いこんだヘリ。ポジによるとこれは「夢嵐」の影響で、現実世界の誰かとつながれば帰ることができるという。優は俊夫に気づいてもらうように、必死に現実世界へコンパクトを投げる。

優が知り合った男の子、誠は超能力少年だ。優を気に入った誠は独占しようと、超能力で優の周囲に誰も近づけさせない。
見かねた優は、マミに夢中になったフリをして、誠を無視する。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、超能力で会場を大混乱させる。

テレビ局で小道具係をつとめる貴宏と知り合ったマミは、彼に魅かれる。
翌日、楽器屋の前でピアノを睨んでいた貴宏を見つける優。彼は２年前、ピアノの留学を控えての練習中に左手を複雑骨折し、以後ピアノが弾けなくなってしまったのだ。
しかし貴宏は翌日、ピアノでマミの伴奏をすることになる。
マミは魔法を使い演奏させるが、途中で魔法は切れてしまった。

マミは今度出演する映画にキスシーンがあると聞いて大弱り。相手役には新人俳優の城田まさきが選ばれる。
優は好きでもない人とのキスは絶対にイヤだというが、反対すると思った俊夫までが、マミには本物の女優になってほしいと答える。撮影当日、城田の親衛隊がキスシーンを邪魔しようとセットを壊す。マミは川に落ちてしまうが、そこに助けに飛び込んだ俊夫は。。。

俊夫をデートに誘うが笑われた優は、みどりをデートに誘ってしまう。
みどりは優とデートと大喜びだが、優の心は重かった。デートの日、みどりは優をいろんなところへ連れていくが、優の心はますます暗くなる。そんなふたりの後を俊夫はつけていた。それを知ったみどりは、優のデート相手を自分と交代するよう俊夫に迫る。

立花の父がニューヨークから帰ってくるという。というのも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あるというのだ。それは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らしい。
慎悟は財宝を掘り出す決意をする。作業を続ける一同の前にぽっかり現われた地下通路。そこで発見したものは・・・

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。
ところが魔法が使えるのは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て驚く立花。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。兵藤は、７月のコンサートを嫌がるマミの希望を聞き入れて６月に国内で開くよう立花を説得し、了承させる。その開催場所は優がピノピノに初めて出会った、セントラル競馬場だった。

俊夫は半年前に録音されたカセットテープを聞き、自分を夢中にさせていたマミが実は優だった、と気付いてしまう。
翌日俊夫は、記憶の無くなっている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、多忙を理由に俊夫を避けていた。
コンサート当日、開演寸前に俊夫の記憶が戻り始め、フェザースターの船の到着が早まってしまう。優は、最後の変身をしてステージへ向かう。

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かった。だが残り１曲になった時、突如現われた巨大な船がマミをさらう。もう1曲だけ歌わせてくれるよう、ピノピノに懇願する優。そして１０万人のコールに後押しされ、マミは舞台に戻ってくる。
最後の曲『デリケートに好きして』を歌い終えると、クリィミーマミは伝説の世界に帰った。しかし俊夫の目には駆けてくる優の姿が映っていた。