小之星海果是一個夢想著與外星人相遇的高中一年級生。懷有這般憧憬的海果，在入學第一天就遇到了自稱「我是外星人」的同班同學——明內幽，感到大吃一驚！海果對幽的出現相當在意且興奮，但因為太過害羞而無法成功搭話。不過，幽利用外星人的特殊能力「額頭感應」感受到海果的心情。海果希望可以與幽更加親近，下定決心要用自己說的話表達出自己的想法。另一方面，幽也坦承了自己的祕密……。

想上太空的海果與想回到太空的幽。兩人決定追尋同一個夢想「前往太空」！因此海果打算製作火箭，但馬上就為了這個目標的高難度感到灰心。沮喪的海果與我行我素的幽，以及在意這兩人的副班長寶木遙乃。為了不讓遙乃發現幽是外星人，海果拚命掩飾，但幽將「兩人的夢想」告訴了遙乃，邀請她加入。於是三個人一起踏出了製作火箭的第一步！

雖然海果與同伴們的寶特瓶火箭逐漸增加飛行距離，但是前往太空的路途仍然遙遙不見終點。海果因自己缺乏知識等等所需事物而感到煩惱，不過她心目中有個優秀的機械技師人選。那就是拒絕上學的同班同學——雷門瞬。下定決心後，海果等人一起去見瞬。然而，瞬的態度很不友善，海果也說不出話來。就跟她們在初中第一次相遇時一樣。什麼都沒有改變。當時也好現在也罷，海果都太畏縮，無法向瞬表達自己的話……。

為了「想傳達的事情」，海果鼓起勇氣，向瞬提出寶特瓶火箭的決鬥。遙乃帶著海果跟幽前往了沉睡著她與祖父相處的回憶的祕密基地。從那天起該處便成為3人的祕密基地，馬上開始進行作戰會議。隔天大家一同去採購材料。採購結束後，一起放手去玩。海果度過一段意想不到的快樂時光。另一方面，自己一個人製作寶特瓶火箭的瞬感到煩躁不已。接著來到決戰當天！海果為了「想傳達的事情」，認真挑戰與瞬的對決！

瞬開始回到學校上課，讓海果等人很開心。尤其是班導笑原老師感到非常高興。海果等人希望把下一個目標設定為做出固體燃料火箭，但問題在於費用。為了獲得資金，瞬計畫成立社團。總算是讓笑原老師收下了社團申請書，瞬露出一副可以輕鬆度過高中生活的態度，不過明天起就是海果等一年級學生的教育旅行了――。巴士載著感到驚訝的瞬與海果等人，往山裡前進……。

從今天起就要當火箭研究社的社長了，海果感到非常興奮。海果、幽、遙乃、瞬等人滿心期待地等待申請新社團的結果。然而，笑原老師的回報是「得到的許可並非社團，只是同好會」，沒有社費、社團顧問是笑原。瞬感到非常沮喪，海果努力激勵她。大家都很高興看到海果的成長。一行人馬上就在祕密基地慶祝成立同好會。接著開始進行同好會活動，由瞬指導如何製作模型火箭，還去參觀模型火箭節。在那裡，海果遇到了……。

自從認識火箭大賽去年度優勝學校社團的社長——秋月彗以後，海果對她的憧憬越來越強烈。海果決心要成為跟秋月一樣的領導者，宣稱要在今年的大賽拿下冠軍。大家重新下定決心，立定了火箭研究同好會的下一個目標，開始進行取得模型火箭證照等等為比賽做準備。可是，瞬說如果想贏就要把指揮全權交給她，海果敗給她的堅持，但仍煩惱著這樣下去好嗎……。

為了準備參加模型火箭錦標賽，海果等人進行了多次試射。她們一邊享受失敗，一邊設計模型火箭，也通過了期末考這道難關。之後暑假來臨，海果等人在祕密基地努力製作火箭。然而進展不順，瞬難掩焦躁的心情，海果也因不斷失敗感到沮喪。眼見四人即將分崩離析，海果決定不再依賴幽，直接面對瞬，努力讓同好會團結起來。……接下來，比賽要正式開始了！

模型火箭選手錦標賽開始了。與彗重逢，讓海果的緊張感有增無減。而海果她們發射的模型火箭則是……

第二學期開始了，面對擔心的遙乃和笑原老師等人，海果表現出很有精神的模樣，同學們的支持也令人高興。可是只有瞬沒有來上學，也沒辦法取得聯絡。海果決定正視沒用的自己，向前邁進。海果與幽鼓勵了見不到瞬，顯得懦弱的遙乃。遙乃知道夢想破滅有多麼痛苦，在即使如此還是想再次站起來的海果身上，看到了海果的堅強。雖然遙乃還不知道自己想要做什麼，但還是胸懷與祖父的回憶，與瞬對峙……。

海果、幽、遙乃到彗的高中參觀社團活動。高水準的模型火箭製作現場刺激了她們3人。這都是因為她們希望不再讓瞬獨自負擔，想要更加更努力學習。