在距离地球非常遥远的“星空界”中心，存在着圣域“星之宫殿（スターパレス）”以及十二星座的星之公主们，他们的力量维持着宇宙间的平衡。然而某天，星之公主们遭到不明人士袭击，变成了12支“公主星彩笔”散落在宇宙中。再这样下去，星球将会消灭，连地球和宇宙都会被黑暗吞噬……！“当繁星失去光辉之际，战士光之美少女便会和闪耀之书一起出现，并取回众星的光辉。”拉拉等人依循着宇宙间流传的这条古老传说，带着公主们最后诞生下来的希望·芙娃一起踏上寻找传说中的战士“光之美少女”的旅途。主人公星奈光是个喜欢宇宙和星座的中学二年级生，某天在观察星空记录星座的时候突然被虫洞跳出来的不明生物“芙娃”撞上，接着从天而降的火箭也带来了外星人“拉拉”与“普伦斯”，真真正正的外星人竟然出现在眼前了！以支配宇宙为目标的组织“劫掠侵袭者”竟然为了芙娃追了过来……“我想帮助芙娃！”，在这强烈的意念下，从闪耀之书出现了“星彩吊坠”与“变身星彩笔”，并借由这两样物品，星奈光成功变身成为光之美少女“星空天使”！为了收集四散的公主星彩笔，以及培育公主复活关键的芙娃，主人公们将从地球飞往宇宙，展开一场奇妙的旅程……