大八木朔（前野智昭配音）升入高中后回到童年居住的小鎮(zhèn)生活，在這里遇見(jiàn)了兒時(shí)玩伴明野美星（伊藤加奈惠配音）。因童年陰影心存抗拒的朔被強(qiáng)勢(shì)的美星強(qiáng)迫加入瀕臨廢社的天文社。社團(tuán)中性格各異的成員們逐漸影響著朔的生活：對(duì)朔懷有好感而追隨其入社的蒔田姫（戶松遙配音），成熟穩(wěn)重的學(xué)生會(huì)書(shū)記矢來(lái)小夜（早見(jiàn)沙織配音），意外加入的江戶川正志（高木禮子配音），以及沉迷天文理論研究的路萬(wàn)健康（間島淳司配音）。這群看似古怪的社員們通過(guò)觀測(cè)會(huì)、社團(tuán)招新等活動(dòng)不斷引發(fā)混亂，卻在過(guò)程中讓朔逐漸理解星空的浪漫。隨著眾人協(xié)力完成廢棄望遠(yuǎn)鏡修復(fù)計(jì)劃，以及共同應(yīng)對(duì)學(xué)園祭與社團(tuán)存續(xù)危機(jī)等事件，朔最終從被動(dòng)參與轉(zhuǎn)為主動(dòng)投入，在追尋天文之美的過(guò)程中收獲真正的羈絆與成長(zhǎng)。