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La sera di capodanno. Troy (Zac Efron), il campione di basket della sua squadra, e Gabriella (Vanessa Hudgens), un genio di chimica, si incontrano a una festa. Entrambi vengono scelti per cantare al karaoke (Start of Something New). Una volta terminata l'esibizione, straordinariamente di successo, i due si scambiano i numeri di telefono, con la speranza di rincontrarsi, ed infatti il loro desiderio si avvera.
La madre di Gabriella viene trasferita dalla sua compagnia ad Albuquerque, nel New Mexico, così la ragazza inizia a frequentare la East High School dove rincontra Troy Bolton, il ragazzo più bello della scuola, che aveva conosciuto durante le vacanze. Lui è il capitano della squadra di basket chiamata "Wildcats" e il loro coach è suo padre, che pretende molto da suo figlio e dalla squadra intera.
Gabriella appena arrivata alla East High School è molto nervosa, appena entrata in classe si siede in un banco in fondo all'aula. Ma Troy si accorge comunque di lei. A quel punto appare Sharpay (Ashley Tisdale), una ragazza bellissima con capelli biondi e occhi castani, è famosa in tutto il liceo per essere ambiziosa, ma soprattutto vanitosa e antipatica, che ha partecipato a 17 produzioni nei musical scolastici e nutre un certo interesse per il bel capitano dei Wildcats.
Ad un certo punto suona la campanella e compare la signora Darbus (Alyson Reed), la professoressa di teatro che si occupa di qualunque cosa riguardi lo spettacolo. In questo momento Troy decide di contattare Gabriella al cellulare per scoprire se è davvero lei facendole così squillare il telefonino. Sharpay pensa sia quello di Ryan, suo fratello (Lucas Grabeel), e così prende anche il suo. A quel punto, interviene la signora Darbus, che, infuriata, ritira i cellulari di Sharpay, Ryan, Gabriella e Troy e li condanna a un'ora di detenzione. A questo punto però interviene Chad (Corbin Bleu), il migliore amico di Troy, che dice che non è possibile mettere in punizione Troy perché dopo ci sono gli allenamenti di Basket, ma la professoressa Darbus dà anche a lui quindici minuti in detenzione. Taylor (Monique Coleman) fa una battuta ironica su Chad (dicendo che per lui sarà dura visto che non sa contare fino a quindici), e finisce in punizione anche lei come una stolta.
Il giorno delle audizioni, Chad avverte Troy che si alleneranno anche durante l'intervallo, ma Troy preferisce andare a vedere di nascosto i provini. Qui incontra Gabriella nel backstage ed insieme assistono agli insuccessi degli altri compagni di scuola, seguiti poi dall'eccellente esibizione di Sharpay e Ryan (What I've Been Looking For). Gabriella decide all'ultimo minuto di partecipare, ma la signora Darbus le dice che è ormai troppo tardi, che le audizioni sono finite da un pezzo, che avrebbe dovuto avere un compagno e che avrebbe potuto partecipare la prossima stagione. Ma improvvisamente, Troy, avendo sentito, dice che era lui il compagno di Gabriella, ma la Darbus non cambia idea.
Kelsi Nielsen (Olesya Rulin), la compositrice dello spettacolo, inciampa, cade a terra e perde i suoi spartiti. Troy e Gabriella corrono ad aiutarla ed infine si ritrovano a cantare la versione originale della canzone composta da Kelsi (What I've Been Looking For (Ripresa)). La signora Darbus li osserva di nascosto e decide in seguito di dar loro una chance. Quando Sharpay scopre che Troy e Gabriella sono stati promossi per i provini finali per le parti di protagonisti, sfoga la sua furia (Stick to the Status Quo), dove tutti i ragazzi della scuola rivelano i loro hobby segreti, come Zeke Baylor (Chris Warren Jr.), il compagno di squadra di Troy che svela di avere una passione per la cucina. Tutti i compagni di basket si vergognano di lui e gli ricordano la regola di continua a fare quello che facevi naturalmente. Anche altri due ragazzi si confessano: la secchiona, Martha (Kaycee Stroh), che racconta della sua passione per l'Hip-hop, e lo skater, che confessa che adora suonare il violoncello.
Quando Taylor e Chad scoprono che i loro amici sono intenti a partecipare al musical, decidono di aiutarsi l'un altro per impedirglielo, organizzando un piano insieme. La squadra di basket convince Troy a dire che Gabriella non è poi così importante, mentre Gabriella lo osserva di nascosto da un computer insieme alla squadra di decathlon. Gabriella, ferita nel profondo del suo cuore, piange e sfoga tutto il suo dolore (When There Was Me and You). Più tardi rivela a Troy che non parteciperà alle prossime audizioni, lasciandolo di stucco.
Dopo aver visto Troy e Gabriella così depressi e tristi, Chad e Taylor decidono di dir loro la verità. Capiscono di non essersi comportati da veri amici. Alla fine Gabriella accetta di fare il provino finale con Troy.
Ryan e Sharpay, per evitare che qualcuno impedisca loro di partecipare da protagonisti al musical, persuadono Mrs. Darbus a cambiare il giorno delle audizioni affinché coincida con quello della finale di basket e delle gare di decathlon di chimica. Quando Kelsi lo scopre, lo racconta a Troy e Gabriella e ai loro amici, tutti quanti sono demoralizzati, ma Troy li convince ad organizzare un piano.
Il giorno in questione le "sorelle" Taylor e Gabriella inviano un virus nel sistema elettronico per far saltare la corrente in palestra, così che Troy si possa recare di corsa alle audizioni. Dopo la conclusione della gara di chimica, durante la premiazione, modificarono un composto chimico tossico così da far uscire tutti dall'aula e portarli in teatro. Troy e Gabriella corrono allora in teatro per svolgere l'audizione ma arrivano in ritardo. Mrs. Darbus è sul punto di andarsene e di rifiutare l'audizione ai due ragazzi, quando tutti gli studenti della scuola, provenienti dalla palestra e dall'aula di scienze, entrarono di precipizio nel teatro, reclamando l'esibizione.
Sharpay e Ryan hanno finito brillantemente la loro performance (Bop to the Top) quando Troy e Gabriella arrivano dalla signora Darbus che li ha già chiamati due volte: ormai è troppo tardi. Ma tutti gli altri studenti della scuola e la squadra avversaria entrano nel teatro dove si svolgono le audizioni per incitarli, così da non lasciare scelta a Mrs. Darbus, che permette ad entrambi di cantare il loro brano (Breaking Free). Gabriella all'inizio non riesce a cantare per il panico, ma Troy la convince, dicendole di essere se stessa, come "la prima volta che hanno cantato". Tutto il pubblico e la signora Darbus, acclamano. Il padre di Troy, la madre di Gabriella, Chad e Taylor sono contenti per loro, Gabriella e Troy vincono il provino perciò saranno Minnie e Arnold nel musical invernale: "Twinkle Town".
La squadra di basket vince il campionato e il gruppo di chimica vince le gare di decathlon scolastico. Alla fine della partita Gabriella va da Troy, e quando stanno per baciarsi, Chad li distrae dicendo che Troy è stato votato migliore in campo. Successivamente quest'ultimo chiede a Taylor di uscire insieme, lei eccitata va subito ad avvertire Gabriella della notizia, Sharpay e Ryan entrano e Sharpay augura a Gabriella buona fortuna per il musical. Gabriella non ci crede, ma Sharpay le dice che è sincera! Zeke confessa la sua ammirazione e prova a regalare dei biscotti a Sharpay. Intanto tutti sono in palestra quindi cantano e ballano (We're All In This Together) e la professoressa Darbus balla con la mascotte della squadra e successivamente con il ragazzino cinese che l'ha sempre aiutata per il musical e che gli faceva sempre vedere l'orario all'orologio.
Alla fine delle danze, Sharpay corre da Zeke che è da solo in palestra e gli confessa il suo amore per i suoi biscotti. A quel punto, il ragazzo le promette di cucinare una crème brûlée per lei, ricevendo l'entusiasmo della ragazza bionda in cambio e insieme escono dalla palestra. Da come parla Sharpay, si capisce che è innamorata non solo dei suoi biscotti.