セガより2012年3月8日に発売されたニンテンドー3DS用音楽ゲーム。
動画投稿サイトで発表されたVOCALOIDを用いた楽曲を20曲以上収録し、画面のマーカーに合わせてボタンを押すリズムアクションや3DPV鑑賞などを楽しむことができる。初音ミクをはじめとするVOCALOIDキャラクター達が登場し、CGモデルにはグッドスマイルカンパニーの人気フィギュア「ねんどろいど」のデザインを公式採用している。初音ミク、鏡音リン、鏡音レン、巡音ルカ、MEIKO、KAITOに加え、メグッポイドのキャラクター、GUMIも登場する。一部の楽曲では、ボーカルキャラクターの変更が可能。
3Dの初音ミクたちを鑑賞できる「マイルーム」や、ソフトに同梱されているARカードと3DSのカメラを用いてデスクトップ・コンサートや3D写真撮影が楽しめるARモードも搭載されている。
PV鑑賞時にはニコニコ動画のようにコメントを書き込めるが、このコメントをすれちがい通信を介してユーザー同士で交換することもできる。
続編として『初音ミク Project mirai 2』『初音ミク Project mirai でらっくす』がある。
初音ミク and Future Stars Project mirai (通常版) - 3DS
初音ミク and Future Stars Project mirai ぷちぷくパック(限定版) - 3DS