Una settimana dopo, a causa del trasferimento per lavoro di sua madre ad Albuquerque, Gabriella inizia a frequentare la East High School, senza sapere che anche Troy studia lì;egli è anche il capitano della squadra di basket locale e l'allenatore è suo padre. I suoi compagni che compaiono nel film sono: Chad, Zake e Jason.

Durante le lezioni, la professoressa di teatro Mrs. Darbus annuncia le audizioni per il prossimo musical invernale. Troy vede Gabriella dietro il suo banco e prova a messaggiarla con il cellulare. Sentendo la suoneria, Sharpay e Ryan tirano fuori i cellulari pensando che fosse stato qualcuno che li stesse contattando; anche Gabriella controlla il cellulare. Tutti quanti, compresi Taylor e Chad per aver protestato, vengono chiamati alla "detenzione", cioè qualche ora di punizione; da scontare con del lavoro extra nel laboratorio teatrale della professoressa.

Finita la lezione Troy raggiunge Gabriella: entrambi sono sorpresi da questo incontro inaspettato. Mentre parlano un po' insieme scoprono le prenotazioni per i provini del musical. Sharpay li trova insieme e crede che Gabriella voglia partecipare con Troy. Lei e suo fratello Ryan, mai vinti in un musical, per dispetto fanno trovare alcuni articoli sulle capacità scolastiche di Gabriella nell'armadietto di Taylor, finché venga convocata nella squadra scientifica. Durante la detenzione , Taylor invita Gabriella a partecipare al suo gruppo nelle gare di decathlon scolastico. Intanto Troy e Chad perdono insieme l'allenamento di basket a causa della detenzione: l'allenatore Bolton e Mrs. Darbus danno il via ad una discussione davanti al preside. In palestra Troy non smette di pensare a Gabriella, come dice nella canzone "Get'cha Head in the Game" tra l'altro è una  canzone molto ascoltata dai ragazzi!

Il giorno delle audizioni, Chad avverte Troy che si alleneranno anche durante l'intervallo, ma Troy preferisce andare a vedere di nascosto i provini. Lì incontra Gabriella nel backstage ed insieme assistono agli insuccessi degli altri compagni di scuola, seguiti dall'ottima esibizione di Sharpay e Ryan con "What I've Been Looking For". Gabriella decide all'ultimo di partecipare, ma la professoressa Mrs. Darbus le dice che ormai è troppo tardi.

Kelsi mia piccola beethoven, la compositrice dello spettacolo, inciampa e perde i suoi spartiti. Troy e Gabriella corrono ad aiutarla ed infine si ritrovano a cantare una versione reale, cioè composta da Kelsi, di "What I've Been Looking For". Mrs. Darbus li osserva di nascosto e decide in seguito di dare a loro una chance. Quando Sharpay scopre che Troy e Gabriella sono stati promossi per i provini finali per le parti di protagonisti,  urla con tutta la sua  furia in "Stick to the Status Quo", dove tutti i ragazzi della scuola rivelano i loro hobbies segreti.

Quando Chad e Taylor scoprono i loro amici intenti a partecipare al musical, decidono di aiutarsi l'uno con l'altro per impedire agli altri due di fare il musical, 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 con una webcam.ella, ferita al ginocchio, canta "When There Was Me and You". Più tardi annuncia a Troy che non parteciperà alle prossime audizioni, lasciandolo di stucco.

Dopo aver visto Troy e Gabriella depressi e tristi, Chad e Taylor decidono di dir loro la verità: Chad dice a Troy che non si è comportato da amico e che se lui vuole fare il musical dovrebbe incoraggiarlo invece che scoraggiarlo. Gabriella non vuole ancora perdonare Troy, fin quando non va a casa di Gabriella. Anche se la ragazza si nega, Troy sale su suo balcone per cantarle "Start of Something New".

Per evitare che qualcuno gli impedisca di partecipare da protagonisti al musical, Sharpay e Ryan 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 Kelsie lo scopre, lei e gli altri sono demoralizzati, ma Troy li convince ad organizzare un piano.

Dopo la gara di decathlon, Taylor e Gabriella inviano un virus nel sistema elettronico per far saltare la corrente in palestra. Dopo la conclusione della gara di chimica, durante la premiazione, modificano 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.

Sharpay e Ryan hanno finito la loro performance con "Bop to the Top" quando Troy e Gabriella arrivano da Mrs. Darbus che li ha già chiamati: ormai è troppo tardi. Tutti gli altri studenti della scuola entrano nel teatro dove si svolgono le audizioni per incitarli, così da non lasciare scelta alla professoressa, e permettere ad entrambi di cantare il loro brano "Breaking Free". Alla fine, Troy e Gabriella ottengono la parte e Sharpay si ingelosisce

La squadra di basket vince il campionato e il gruppo di chimica vince le gare di decathlon scolastico. Gabriella va da Troy, e si baciano. Mentre Chad chiede a Taylor di uscire insieme, Sharpay e Ryan entrano ed augurano a Gabriella buona fortuna per il musical. Zeke prova a regalare dei biscotti a Sharpay, ma lei li rifiuta, ma Ryan li prende comunque. Intanto Troy regala la palla della partita a Kelsie, e Jason la aiuta a fare canestro. Quindi tutti cantano e ballano "We're All In This Together".