Se basa en el popular juego online del mismo nombre, KanColle se desarrolla en un mundo en el que la humanidad ha perdido el control de los océanos debido a una misteriosa flota que lo gobierna. La única esperanza que le queda a la humanidad para contrarrestar a esta flota son las Kan-musume, un grupo de chicas que poseen el espíritu de varios barcos de guerra japoneses de la Segunda Guerra Mundial. El protagonismo recae sobre Fubuki, un destructor de clase especial que llega a la base Chinjufu para entrenar junto a otras Kan-musume.