木之幡米拉（高柳知叶 配音）曾经和一个男孩许下了“寻找小行星”的约定，随着时间的而流失，虽然米拉和这个男孩早已经没有了任何的联系，但这个约定却依然被铭记在米拉的心间。　　为了完成约定，升上高中的米拉加入了学校的天文社，哪知道为了节省社团经费，天文社竟然于今年同地质社合并，变成了地学社。个性老实，沉默寡言，甚至有些害羞的真中苍（山口爱 配音）、虽然身为学姐，但却异常柔弱的猪濑舞（指出球亚 配音）、常常因为过于认真的性格而被别人误以为在生气的樱井美景（东山奈央 配音）、性格大大咧咧，总是活在自己的世界里的森野真理（上坂堇 配音），对于天空的热爱将这些个性迥异的女孩联结到了一起。

《恋爱小行星》故事主线极富美感，动漫以重视友谊，保持忠诚为核心，整体充满了神秘伤感的法式情怀，配音阵容出色，影片的设计相当真实。画风色彩浓重，角色设计创意令人惊叹，剧情看起来完全不幼稚或者沉闷，特效近乎完美，是一部有着童话般纯真美好的动画片。