La banda de rock No Vacancy actúa en un club nocturno tres semanas antes de la audición para la Batalla de las Bandas. El guitarrista Dewey Finn hace payasadas en el escenario, incluyendo una zambullida que termina abruptamente la actuación. A la mañana siguiente, el compañero de piso de Dewey, Ned Schneebly, y la dominante novia de Ned, Patty Di Marco, informan a Dewey de que debe pagar su cuota de alquiler atrasada o mudarse. Cuando Dewey se encuentra con No Vacancy en una sesión de ensayo, le informan de que ha sido despedido de la banda y sustituido por otro guitarrista, Spider. Más tarde, mientras intenta vender parte de su equipo para conseguir dinero para el alquiler, Dewey responde a una llamada telefónica de Rosalie Mullins, la directora de la escuela preparatoria Horace Green, preguntando por Ned sobre un puesto a corto plazo como profesor sustituto. Desesperado por el dinero, Dewey se hace pasar por Ned y es contratado. En su primer día en la escuela, Dewey, que no sabe deletrear "Schneebly", adopta el nombre de "Sr. S" y se pasa el día comportándose de forma errática, para confusión de los alumnos.

Al día siguiente, Dewey escucha a los estudiantes en la clase de música e imagina un plan para formar una nueva banda que se presente a la Batalla de las Bandas. Elige a Zack Mooneyham como guitarrista principal, a Freddy Jones como baterista, a la violonchelista Katie en el bajo, a Lawrence en el teclado y a él mismo como vocalista y guitarrista principal. Asigna al resto de la clase varios papeles de coristas, groupies y roadies, con la superdotada Summer Hathaway como directora de la banda. El proyecto se impone a las clases normales, pero ayuda a los alumnos a aprovechar sus talentos y a superar sus inseguridades. Tranquiliza a Lawrence, que está preocupado por no ser lo suficientemente guay para la banda, a Zack, cuyo autoritario padre desaprueba el rock, y a Tomika, una chica con sobrepeso que está demasiado acomplejada para presentarse a la prueba de corista a pesar de tener una voz potente. Durante una clase, les asegura que el rock and roll puede ayudarles a defenderse. Las "groupies" de la banda, Michelle y Eleni, con la aprobación de Summer, lanzan el nombre de la banda "The School of Rock".

A las dos semanas de ser contratado, Dewey saca a los principales miembros de la banda de la escuela para que se presenten a una audición de la Batalla de las Bandas, mientras el resto de la clase se queda para mantener la cobertura. El grupo es rechazado porque el cartel está lleno, pero son aceptados después de que Summer engañe al personal haciéndoles creer que los chicos son enfermos terminales. Al día siguiente, Rosalie decide comprobar el progreso de la enseñanza de Dewey, obligando a éste a enseñar a los alumnos material académico real. El día antes de la Batalla de las Bandas, tiene lugar una noche de padres en la escuela, durante la cual los padres cuestionan los métodos de enseñanza de Dewey. Esa misma noche, Ned recibe un cheque de la escuela por correo y se da cuenta de que Dewey se hizo pasar por él. Él, Patty y la policía llegan a la escuela y se enfrentan a él. Cuando llega Rosalie, Dewey revela su verdadera identidad, admite que no es un profesor autorizado y luego huye. De vuelta a casa, furioso con Dewey por hacerse pasar por él, Ned le dice a Dewey que debería mudarse.

A la mañana siguiente, los padres se enfrentan airadamente a Rosalie en su despacho. Como no quieren que su duro trabajo se eche a perder, los niños se escabullen de la escuela. Cuando la nueva sustituta descubre que los niños han desaparecido, Rosalie y los padres corren a la Batalla de las Bandas, pero se ven obligados a comprar entradas para poder entrar. Un autobús escolar viene a recoger a Dewey, que lleva a los chicos a la competición y decide que deben tocar una canción que Zack había escrito antes. Mientras tanto, Ned, harto de que le presionen constantemente, finalmente se enfrenta a Patty y va a ver la actuación de la Escuela de Rock. La banda, que en un principio es considerada un truco, convence a todo el público. Para decepción de Dewey, No Vacancy gana, pero el público corea a School of Rock y exige un bis. Aunque están molestos por la decepción, los padres admiten estar impresionados por el talento y la confianza de los chicos en el escenario, y Rosalie se queda extasiada.

Algún tiempo después, se abre un programa extraescolar conocido como Escuela de Rock. Dewey sigue entrenando a los alumnos con los que tocaba antes, mientras que Ned, que ha redescubierto su pasión por la música rock, enseña a los principiantes.