В романтическом аниме-фильме "Влюблённый астероид" Мира Кинохата становится участницей общего клуба наук своей старшей школы в надежде найти астероид с именем своего давнего друга Ао. Однако, к ее удивлению, Ао оказывается девушкой!

Несмотря на первоначальное разочарование, Мира и Ао объединяют свои усилия, чтобы продолжить свои астрономические исследования. Вместе с другими членами клуба - комедийной Аой Мориямой, гениальной Мики Коюмой и причудливой Махири Кандзаки - они отправляются в захватывающее путешествие по космосу.

В процессе они не только узнают о звездах и астероидах, но и развивают глубокую связь друг с другом. По мере того, как их исследования углубляются, их отношения также расцветают, создавая неземную историю о любви, дружбе и мечтах.