Es 1961, dos años después de los eventos de la película anterior, y ha llegado el primer día de clases ("Alma Mater" del musical original). La directora McGee y su secretaria, Blanche, reaccionan cuando los estudiantes, incluidos los despreocupados T-Birds y sus modernas contrapartes, las Pink Ladies, llegan a la escuela secundaria ("Back to School Again"). Las Pink Ladies ahora están lideradas por Stephanie Zinone, quien siente que ha "superado" su relación con su exnovio Johnny Nogerelli, el arrogante y chauvinista líder de los T-Birds que montan motocicletas.

Un nuevo estudiante llega en forma del británico Michael Carrington (primo de Sandy Olsson de la película anterior). Es introducido al ambiente escolar por la ex Pink Lady Frenchy, quien aceptó mostrarle la escuela a Michael. Frenchy ha regresado a Rydell para obtener su diploma y así poder comenzar su propia compañía de cosméticos (como se insinuó con “Beauty School Dropout” en la película anterior). Michael eventualmente conoce a Stephanie y rápidamente queda cautivado por ella.

En la bolera local, un juego ("Score Tonight") se agria por la animosidad entre Johnny y Stephanie. Stephanie se venga besando al próximo hombre que entra por la puerta, que resulta ser Michael. Desconcertado por este inesperado beso, Michael se enamora de Stephanie. Él la invita a salir, pero descubre que ella tiene una visión muy específica de su hombre ideal ("Cool Rider"). Tras darse cuenta de cómo puede ganarse su afecto, Michael decide conseguir una motocicleta. Acepta pagos secretos de los T-Birds para escribir sus trabajos y usa el dinero para comprar una moto. El profesor sustituto, el Sr. Stuart, da una animada lección de biología ("Reproduction").

Una pandilla rival llamada Cycle Lords (incluyendo miembros de los desaparecidos Scorpions), liderada por Leo Balmudo, sorprende a los T-Birds en la bolera. Antes de que se desate una pelea, aparece un misterioso motociclista “Cool Rider” (en realidad Michael disfrazado), derrota a la pandilla enemiga y desaparece en la noche ("Who's That Guy?"). Stephanie está fascinada con este desconocido. Mientras tanto, el T-Bird Louis intenta engañar a su novia, la Pink Lady Sharon, para que pierda su virginidad con él llevándola a un refugio antinuclear y simulando un ataque nuclear ("Let's Do It for Our Country").

La siguiente noche, mientras trabaja en una estación de servicio, Stephanie es sorprendida nuevamente por el Cool Rider y disfrutan de un romántico paseo en moto al anochecer, que incluye un beso. Justo cuando Michael está a punto de revelar su identidad, son interrumpidos por la llegada de los T-Birds y Pink Ladies. Antes de partir, Michael le dice a Stephanie que la verá en el concurso de talentos de la escuela. Johnny, furioso por el nuevo romance de Stephanie, amenaza con pelear con el Cool Rider si lo ve con ella nuevamente. Las Pink Ladies se van con desdén, pero esto tiene poco efecto en la autoconfianza de los T-Birds ("Prowlin'").

En la escuela, las malas calificaciones de Stephanie en inglés la llevan a aceptar la ayuda de Michael. Johnny, al verlos juntos charlando, exige que Stephanie abandone a las Pink Ladies para preservar su honor. Aunque todavía está encantada con el misterioso Cool Rider, las interacciones con Michael revelan que ahora también está interesada románticamente en él. Michael reflexiona sobre el engaño continuo que está haciendo por Stephanie ("Charades").

En el concurso de talentos, Stephanie y el Cool Rider se encuentran pero son emboscados por los T-Birds, quienes persiguen a Michael en sus motocicletas, con Stephanie, Sharon, Paulette y Rhonda siguiéndolos en un coche. Lo persiguen hasta una obra en construcción que esconde una caída mortal, y la ausencia del motociclista sugiere que ha caído y ha perecido, dejando a Stephanie desconsolada. Johnny y sus T-Birds eliminan a los competidores Preptones (chicos pretenciosos) atándolos a una ducha en el vestuario y empapándolos. Durante la actuación de las Pink Ladies en el concurso de talentos ("Girl for All Seasons"), Stephanie entra en un mundo de fantasía, donde se reencuentra con su motociclista misterioso ("(Love Will) Turn Back the Hands of Time"). Es nombrada ganadora del concurso y coronada Reina del próximo luau de graduación; de igual manera, Johnny es aclamado como Rey por su interpretación de "Prowlin'", junto con sus compañeros T-Birds.