"Girls & Panzer" segue a vida de Miho Nishizumi, uma garota que se transfere para a Academia Ooarai para escapar do rigoroso mundo das competições de batalhas de tanques. No entanto, ela é rapidamente cooptada para participar do recém-reformado clube de tanques da escola. Junto com suas novas amigas, Miho mergulha no esporte de "Sensha-do", uma competição marcial que utiliza tanques da Segunda Guerra Mundial. Enquanto trabalham juntas, elas enfrentam diversas escolas rivais, cada uma com suas próprias táticas e tanques especializados, na esperança de vencer o campeonato nacional de Sensha-do.