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Free! nous entraîne dans la vie de quatre lycéens passionnés de natation et se connaissant depuis l'école primaire.

Après avoir battu les champions en titre de Hakone, le club de cyclisme de Sôhoku se réorganise. Certains membres en terminale se retirent tandis que les seconde Sakamichi, Shunsuke et Shôkichi préparent une nouvelle équipe avec leur nouveau capitaine. Mais les membres de Hakone sont bien décidés à prendre leur revanche en recrutant également de nouveaux équipiers. D’autres rivaux redoutables les attendent pour cette nouvelle année de compétitions interlycées.

Sora Kurumatani a tous les atouts pour réussir dans sa passion : le basketball ! Il est très agile, rapide, possède un excellent sens du jeu, est bon aux shoots, dribleur, passeur… Sora n’a qu’un défaut : il est petit ! Trop petit pour intégrer le club de son lycée ? C’est à voir. Car le club de basket est formé de têtes brûlées bien peu motivées par le sport. Sans avoir donc la carrure d’un champion, ou le charisme d’un dunkeur, Sora va tout mettre en œuvre pour reconstituer une équipe digne de ce nom et partir à la conquête… d’une première victoire.

Tatsuya Yoigoshi était un joueur de football star connu sous le nom de "Yoigoshi l'imparable", mais lorsqu'il est entré au lycée, il a cessé toute activité sportive. À présent, il a pourtant été invité à rejoindre une drôle de discipline. Dans ce sport par équipe qui s’apparente à un mélange de course et de sport de combat, il faut empêcher l’adversaire d’envahir son terrain. Cette pratique s’appelle… Kabaddi !

Entraîneur du club de badminton du lycée de Kitakomachi, Kentarô Tachibana est inquiet : son équipe compte si peu de membres qu'elle ne peut même pas participer à des compétitions. Il tombe pourtant sur Ayano Hanesaki, une lycéenne qui grimpe aux arbres avec une étonnante agilité. Il tente alors de la convaincre de rejoindre son club, mais Ayano déteste le badminton…

Le club de tennis du lycée est sur le point de fermer ! Qu’à cela ne tienne, Tôma Shinjô demande à Maki Katsuragi, un jeune prometteur, de rejoindre l’équipe afin de participer au championnat d’été. Ce dernier accepte, à la condition d’être rémunéré…

L’hiver de son année de troisième, alors que Kiyomizu Minato rentre chez lui après avoir remporté un tournoi national de water-polo, un accident de voiture le plonge dans le coma. Lorsqu’il se réveille enfin 203 jours plus tard, il n’a plus aucun souvenir des trois dernières années. Il entre au lycée Yamanami dans l’espoir d’entamer une nouvelle vie loin du water-polo, mais suite à une promesse, il va replonger dans ce sport avec ses nouveaux amis. Malheureusement, le club de ce lycée est petit et bien des difficultés les attendent…