Azumanga Daioh bercerita tentang kehidupan sehari-hari enam orang siswi sekolah menengah atas dan dua orang guru mereka. Chiyo Mitama, si jenius berumur 10 tahun tetapi masih polos; si tukang mengkhayal Ayumu Kasuga, yang dipanggil Osakan oleh teman-temannya sesuai dengan daerah asalnya; Sakaki yang pendiam dan bertampang garang tapi sangat menyayangi kucing. Lalu ada Tomo Takino yang selalu hiperaktif dan ceria; Yomi Mizuhara si meganekko yang sering kesal dengan keanehan Tomo, yang juga temannya dari kecil; si sportif  Kagura yang tidak kalah hiperaktifnya dengan Tomo; Yukari-sensei yang hetare dan suka seenaknya sendiri; dan Nyamo-sensei yang lebih waras dari Yukari-sensei tapi sering juga jadi sama-sama gaje.