에피소드 1: 파워퍼프걸 Z 등장! 급속하게 진행되는 지구의 기후 변화를 막기 위해 켄은 거대한 빙하를 파괴할 계획을 세운다. 오랜 연구 끝에 개발된 케미컬 Z, 기존 케미컬 X 보다 한층 강력해진 이 화학물질로 빙하를 파괴하려는 순간, 실수로 그만 동경 하늘에 흑백 빛을 발산해 버리고 만다. 세 명의 평범한 소녀들, 하이퍼 블로섬(모모), 롤링 버블스(미야), 파워드 버터컵(카오)는 하얀 빛 속으로 빨려 들어가면서 강력한 힘을 얻게 된다. 한편, 엄청난 양의 검은 빛은 동물원의 원숭이 모조조조와 수많은 사람들을 덮치고, 모조조조는 악당으로 변해 버린다. 악당이 된 모조조조는 동물원에 있는 모든 동물을 풀어주게 되고, 이를 수습하기 위해 하이퍼 블로섬(모모)이 나서지만, 도시는 겉잡을 수 없이 파괴되어 간다. 파워퍼프걸 Z 탄생! 모조조조가 유치원을 습격했다. 악당에게 괴롭힘을 당하고 있을 유치원 아이들을 구조하기 위해 파워퍼프걸 Z가 출동한다. 그러나 힘든 싸움으로 지쳐버린 파워퍼프걸 Z, 아이스크림 가게에서 기운을 보충한 뒤, 마침내 모조조조를 물리친다.

에피소드 2: 여유만만 버블스 1,2 유토늄 교수, 그의 아들 켄, 로봇 애완견 피치는 파워퍼프걸이 파워퍼프걸 Z로 변형된 원인을 찾기 위해 동분서주한다. 그러던 어느 날, 실험실에서 돌아오던 이들은 모조조조와의 싸움에서 패배해 복수를 노리던 롤링 버블스(미야)를 발견하게 된다. 역시 복수를 꿈꾸고 있던 모조조조도 롤링 버블스(미야)와 만나게 되고, 하이퍼 블로섬(모모)이 롤링 버블스(미야)와 이야기를 나누고 있는 사이 모조조조는 쉽게 생포된다. 유토늄 교수의 조사가 끝난 후, 하이퍼 블로섬(모모)과 롤링 버블스(미야)는 자신들의 강력한 힘의 원천이 케미컬 Z 라는 것을 알게 된다. 유토늄 교수는 소녀들을 원상태로 돌리기 위한 장치를 발명하지만. 소녀들은 자신들을 슈퍼 히어로로 만들 수 있는 콤팩트 내장 벨트를 간직하기로 한다. 한편, 모조조조는 탈출을 감행하지만, 오히려 파워드 버터컵(카오)에게 호되게 당한다.

에피소드 3: 결성! 파워퍼프걸 Z 파워퍼프걸 Z, 동경시장으로부터 동경시의 수비대가 되어 달라는 제안을 받는다. 그러나 파워퍼프걸 Z의 짧은 스커트 의상이 너무나 싫은 파워드 버터컵(카오)은 부탁을 거절하고, 이 모든 일들이 애완견 피치 때문에 벌어졌다고 생각하며, 피치를 잡기 위해 고군분투한다. 그러나, 강력한 파워를 가진 파워퍼프걸 Z에 매력을 느낀 파워드 버터컵(카오)은 이내 마음을 바꿔 수비대가 되기로 결심한다. 다음 날, 함께 수업을 받던 세 소녀는 황급히 출동을 하게 되고, 점심시간을 방해하고 말썽을 부리는 모조조조를 혼내주기 위해 본격적인 행동을 개시한다.

에피소드 4: 가족의 정1,2 켄에게 엄마가 없다는 사실을 알게 된 파워퍼프걸 Z. 켄의 엄마 되어주기 프로젝트를 추진하지만, 켄이 가출을 하면서 계획은 수포로 돌아간다. 한편, 행복한 가정을 파괴하려는 모조조조는 사람들을 자신의 부하로 만들 수 있는 헬멧을 만들어낸다. 소풍 나온 가족을 부러운 눈으로 바라보던 켄은 모조조조의 레이더망에 걸리고, 모조조조의 부하가 된다. 이에 분노한 파워퍼프걸 Z는 켄을 구하기 위해 모조조조와 한판 대결을 벌인다. 악당의 부하가 되어 파워퍼프걸 Z와 싸우던 켄은 자신도 모르게 위험에 빠진 버블스를 구하게 되면서, 원래의 켄으로 돌아온다. 파워퍼프걸 Z의 엄마되기 노력은 실패했지만, 대신 켄의 누나가 되어주기로 결심한다.

에피소드 5: 모조의 복수다 모조! 모조는 케미컬Z의 검은 빛에 닿기 전 기억을 더듬다가 오렌지를 떠올린다. 오렌지를 먹기 위해 모조가 과일 가게를 습격하자 파워퍼프걸Z가 출동! 과일가게에서 모조는 동물원에 있던 시절 과일로 장난을 치던 인간 때문에 상처 받았던 기억을 떠올린다. 원한을 품은 모조는 인간 동물원을 만들어 인간에게 복수할 생각을 한다. 전망타워 크러시 파워퍼프걸 Z는 켄에게 숙제를 도와 줄 기계를 발명해달라고 조른다. 켄을 알겠다고 하자 답례로 전망대 신축부지에 있는 유토늄에게 유토늄 교수의 스파이더 슈즈를 전달한다. 완공된 전망대는 모조조조의 은신처를 가리게 되고, 이에 기분이 나쁜 모조조조는 전망대를 망가뜨리기로 작정을 한다.

에피소드 6: 퍼지 럼킨스 산으로 조사하러 간 파워퍼프걸Z와 켄 유토늄 박사. 그들 앞에 퍼지 럼킨스라는 몬스터가 나타난다. 퍼지 럼킨스는 산이랑 호수가 모두 자기 구역이라면서 파워퍼프걸Z 일행을 산에서 몰아낸다. 그러더니 이번엔 산에서 내려와 도시 전체가 자기 구역이라며 이곳저곳에 닥치는 대로 손도장을 쾅쾅 찍고 다닌다. 파워퍼프걸Z는 괴력을 과시하는 퍼지 럼킨스를 어떻게 물리칠 것인가? 히메코는 프린세스 흑색 광선의 영향을 받은 또 한 사람이 있었다! 바로 히메코 공주. 히메코는 부유한 환경에서 자랐으며, 남들에게 주목 받기를 좋아하는 소녀다. 파워퍼프걸 Z 가 주목을 받게 되자, 이에 몹시 질투를 느끼던 그녀는 애완 고양이 울음소리를 내면서 거대한 로봇과 함께 도시를 공격한다. 파워퍼프걸 Z는 히메코를 데려와 유토늄 교수의 변형 복구장치를 이용해 그녀를 원래 모습으로 되돌려 놓는다.

에피소드 7: 이루어져라! 모모의 사랑 모모(하이퍼 블로섬)는 드라마 ‘미라클 파이팅 에이스’의 슈퍼영웅 ‘히로’의 열성적인 팬이다. 그런데 파워퍼프걸가 히로의 경호를 맡게 된다. 모조가 1일 시장을 역임하게 된 히로 대신 자신이 시장이 되겠다고 협박 비디오를 보냈기 때문. 히로를 직접 만나게 된 모모는 기뻐서 어쩔 줄 모른다. 그런데 히로는 드라마 속의 슈퍼영웅과는 달리 겁쟁이에다 여자를 밝히는 남자. 악당 트리오? 아메바 보이즈! 케미컬 Z의 사악한 흑색 광선과 개의 타액과 반응해 괴물이 탄생했다! 거대한 악당을 꿈꾸는 악당 트리오 아메바 보이즈는 돈을 훔치기 위해 은행에 잠입한다. 줄 서서 기다리라는 무심한 은행원의 말에 소심한 이들의 계획은 수포로 돌아간다. 한편, 파워퍼프걸 Z 는 로봇 강아지 피치를 이용해 아메바 소년들을 추적하고, 드디어 운명적인 한판 대결을 벌이려는 찰나, “멍멍” 고작 강아지 짖는 소리에 괴물은 꽁무니를 빼고 달아나버린다. 그리고 언젠가 위대한 악당으로 돌아오겠다는 다짐을 남기며 줄행랑을 친다.

에피소드 8: 매혹의 여인 세두사. 파트 1 & 2 ‘새콤달콤 가게’ 는 모모코가 즐겨가는 곳. 그런데 새콤달콤 가게의 주인 사쿠라코는 단골손님인 소이치로를 짝사랑하지만, 소이치로가 좋아하는 건 섹시한 미스 벨럼이라고 생각하며 마음속으로만 사랑을 키워간다. 이 사실을 눈치 챈 모모코, 미야코, 카오루는 사쿠라코의 사랑을 이뤄주려고 한다. 그런데 파워퍼프걸Z가 탄생하던 날 사쿠라코는 케미컬Z의 검은 빛은 맞게 된다. 그리고 도시엔 변장의 귀재, 세두사가 나타나 보석과 구두를 훔쳐가는 사건이 일어난다.

에피소드 9: 카오 코치의 축구 특별훈련 파워퍼프걸Z는 모조를 쫓다가 축구 연습을 하고 있는 소년 신이를 만난다. 현재는 후보 선수지만 언젠가는 돌아가신 할아버지가 사 주신 축구화를 신고 시합에서 활약할 날을 꿈꾸며 열심히 연습하는 신이. 이런 신이를 보고 버터컵(카오)은 예전의 자신을 떠올리며 신이에게 특별훈련을 시켜주기로 한다. 드디어 신이의 축구 시합이 열리는 날. 그런데 경기장에 모조가 나타나 난동을 부린다. 사랑에 빠진 퍼지 퍼지가 미스 밸럼을 납치했다는 소식을 들은 파워퍼프걸 Z 는 그녀를 구출하기 위해 행동을 개시한다. 그러나 퍼지가 사랑에 빠졌다는 것을 알고는 퍼지의 로맨스를 도와주기로 한다. 의도와는 다르게 모든 것이 어긋나버리고, 결국 파워퍼프걸 Z는 퍼지와 피할 수 없는 숙명의 대결을 벌인다.

에피소드 10: 카리스마, 미용사 몬스터 자기가 천재라는 착각에 빠져 사는 견습 미용사 미쉘은 손님들의 머리를 개성이 넘치다 못해 괴성이 넘치는 스타일로 만들어서 늘 혼나기 일쑤이다. 그런데 케미컬Z의 검은 빛은 맞은 미쉘은 ‘그레이트 미쉘’로 변하고 최면술을 이용해서 카리스마 미용사로 거듭나게 된다. 그러던 어느 날, 사람들이 파워퍼프걸Z의 활약을 보며 카리스마가 넘친다고 말하자 그레이트 미쉘은 질투심과 분노에 떤다