Coincidiendo con el final de la primera película, Adagio Dazzle y sus camaradas, Sonata Dusk y Aria Blaze, están utilizando una canción impulsada como hechizo canción para alimentarse de las emociones negativas de los que les rodean. Cuando las personajes principales derrotan la forma de demoníaca de Sunset Shimmer, Adagio siente la magia, reconociendo que proviene de Equestria donde fueron desterradas de allí, y hacen planes para investigar más a fondo.
Más tarde, en la Secundaria Canterlot, Sunset Shimmer está tratando de redimirse a sí misma con el resto del cuerpo estudiantil, pero se niegan a aceptarla, aunque las amigas de Twilight Sparkle todavía valoran su nueva amistad con Sunset. La escuela se está preparando para el espectáculo musical anual, y Rainbow Dash está llevando sus amigas en la preparación de su banda, Las Rainbooms, para el evento; se dan cuenta que se transforman en formas medio-pony cuando tocan sus instrumentos, pero no entendiendo el por qué. Rainbow Dash clama que Las Rainbooms es su banda, ya que era su idea para iniciarlo para que las niñas pudiesen estar en el escaparate. Esta afirmación parece enfadar a Rarity. Sunset es más tarde llamada a introducir tres nuevos estudiantes alrededor de la escuela, las cuales resultan ser Adagio y sus lacayas. Sunset sospecha que las tres son diferentes de los otros estudiantes, y las demás ven más de esto cuando Adagio, Sonata, y Aria cantan una canción que pone el resto del cuerpo estudiantil en el borde entre sí, convirtiendo el espectáculo musical en una Batalla de las Bandas. Encontrando que las directoras Celestia y Luna ya están bajo el hechizo de las tres, ahora conocidas por el nombre de las Dazzlings, Sunset y las otras sospechan que están protegidas por su conexión con la magia de Equestria. Inspirada por esto, Sunset recuerda un libro que le habían dado antes de cruzar al mundo humano de parte de la Princesa Celestia que le permitiera escribir un mensaje que aparecería en otro libro. Ella utiliza esta opción para enviar un mensaje a Twilight Sparkle para pedir su ayuda.
En Equestria, Twilight sigue ajustándose al nuevo castillo (a partir de los acontecimientos de El Reino de Twilight), y recibe un envío de libros de la Princesa Celestia para ayudar a rellenar su biblioteca. Uno de los libros es el libro compañero del libro de Sunset, y ella descubre la petición de Sunset; Twilight determina que las Dazzlings deben ser sirenas que se alimentaban de la energía negativa que crearon a través de su canción, y que habían sido expulsadas de Equestria por Star Swirl el Barbado. Con la ayuda de sus amigas, Twilight es capaz de crear un medio para utilizar el poder del nuevo castillo para abrir el espejo mágico que le permite a ella y Spike para viajar a través del espejo. En el mundo humano, Twilight se reúne rápidamente con sus amigas y ponerse al día sobre los acontecimientos. Cuando explican el hechizo de las Dazzlings en la escuela, Twilight sugiere que ella puede lanzar un hechizo a través del canto para contrarrestar su magia. Sin embargo, cuando tratan de hacerlo a las Dazzlings, el hechizo no funciona; Twilight sospecha de que deben utilizar el hechizo mientras actúan en la banda (desencadenando sus transformaciones pony), y hacen planes para volver a usarla durante la Battle of the Bands. Las Dazzlings se alertan a la posibilidad de la magia que Twilight podría tener e intensifican su control sobre el cuerpo estudiantil, poniéndolos a cabo para tratar de derrotar a las Rainbooms durante la Batalla de las Bandas.
En la Battle of the Bands, las Rainbooms descubren que gran parte de la escuela se han vuelto contra ellas, pero todavía son capaces de superar mejor cada banda que las desafían. En el desafío final contra Trixie y las Illusions, Rainbow Dash está a punto de estallar en una canción que iniciaría sus transformaciones en pony, pero Sunset la detiene, sabiendo que esto podría exponer el plan para las Dazzlings. Las Dazzlings engañan a Trixie y a su banda en atraer a las Rainbooms en una trampa para impedirles participar en la ronda final, durante el cual las Dazzlings evocan su más poderoso hechizo mágico para alimentarse de los estudiantes. Mientras están atrapadas, las amigas discuten entre sí hasta que Sunset y Twilight se dan cuenta de que la hostilidad en su grupo es lo que está impidiendo que el hechizo de Twilight funcione. Estando de acuerdo en trabajar juntas, el grupo es rescatado por Spike y DJ-P0N3, que no fue afectada por el hechizo de las Dazzlings debido a los auriculares que llevaba siempre puestos. Con la ayuda de DJ-P0N3 para proporcionar un escenario improvisado, las Rainbooms empiezan a cantar en contra de las Dazzlings, mientras que sus transformaciones pony ayudan a potenciar el hechizo de Twilight. Las Dazzlings liberan sus formas ecuestres para combatir a las Rainbooms, alterando su actuación. Sunset se pone adelante y comienza a cantar y pronto se une a las demás; con su magia detrás de ella, ella también se transforma, y la banda completa está a punto de romper el hechizo de las Dazzlings y destruyen las gemas que llevan que les otorgaban poder. Derrotadas, las Dazzlings se escapan mientras que el resto de la escuela celebra.
Twilight y Spike regresan a Equestria con la capacidad de volver en cualquier momento, mientras que Sunset es aceptada por el cuerpo estudiantil y se integra en las Rainbooms como cantante principal y guitarrista. Mientras la película termina, se muestra a Sunset escribiendo a Twilight a través de su libro, lo que permite a las dos mantenerse en contacto.
Después de los créditos de la película, la humana Twilight Sparkle del mundo humano (junto con su perro Spike del mundo humano, que es no sensible y sólo ladra), que ha estado estudiando la actividad extraña alrededor de la Secundaria Canterlot, promete investigar la cuestión más a fondo.
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