우주에 존재하는 모든 아름다운 것들을 모아둔 ‘박물관 행성’ 아프로디테는 창립 50주년을 맞아 3개월에 걸쳐 기념 페스티벌을 열기로 한다. 그런데 행사를 준비하던 중 아프로디테 소장품의 위작 의혹이 제기되고, 이를 조사하러 온 국제경찰기구 미술품 전담반 형사는 겐에게 미술품 암거래 조직의 존재를 밝힌다. 겐은 선배 학예사들과 파트너인 정동(情動) 학습형 AI 다이크, 동기 나오미와 함께 범죄조직 수사와 검거 작전에 나선다. 『박물관 행성 3 : 환희의 송가』에서는 신입 경찰 겐을 중심으로 진짜와 가짜, 인간과 인공지능의 차이, 예술의 의미를 찾는 이야기가 펼쳐진다.