급속하게 진행되는 지구의 기후 변화를 막기 위해 켄은 거대한 빙하를 파괴할 계획을 세운다. 오랜 연구 끝에 개발된 케미컬 Z, 기존 케미컬 X보다 한층 강력해진 이 화학물질로 빙하를 파괴하는 순간, 빙산에서 흑백의 빛이 동경 하늘에 흩어지게 된다. 세 명의 평범한 소녀들이었던 모모코, 미야코, 카오루는 하얀 빛을 맞게 되면서 강력한 힘을 얻게 된다. 한편, 검은 빛이 동물원의 원숭이 모조조조에 명중하여, 모조조조는 악당으로 변해 버린다. 악당이 된 모조조조는 동물원에 있는 모든 동물을 풀어주게 되고, 이를 수습하기 위해 하이퍼 블로섬(모모코)이 나서지만, 도시는 걷잡을 수 없이 파괴되어 간다.

나중에 전부 모인 소녀들은 파워퍼프걸Z로 결성해 도시를 혼란에 빠트리는 몬스터들을 무찌르게 된다.