保留着许多昔日坡道与小径的北方港口城市——云雀崎。 夜空澄澈，满天繁星是身处都市绝对无法看到的。 那是被星之神话所点缀的幻想舞台。 在这座城市里，死神少女用她那巨大的镰刀收割的不是生命，而是“恶梦”。 在消除女主角们的烦恼、克服困难、孕育恋情的故事途中，总是有死神少女在背后推主人公一把。
时隔数年回到云雀崎的洋，遇到了一位与童年搬家时失散的青梅竹马长得一模一样的少女。 小小的背上背着不相称的巨大镰刀，自称死神的那位少女——梅娅(メア)，似乎和青梅竹马一样喜欢星星， 每当夜幕降临、满天星空铺展之时，她就会出现在这座城市里观星最美的观景台上。 受青梅竹马的影响而对星星产生兴趣的洋，去观景台见总是孤零零站着的死神少女时，必定会和她一起仰望夜空的繁星。 在未能与青梅竹马重逢的情况下，在与青梅竹马约定重逢的那个地方，洋和梅娅两人一同遐想着七夕的织女与牛郎。 然后，天观部的伙伴们也渐渐加入了这对奇妙且磕磕绊绊的两人组合中。
洋转入的云雀崎学园里，有一个以天体观测为主要活动、名为天观部的社团。 但天观部现在因为人数差一人，无法被认定为正式社团，拿不到天台的使用许可，无法进行正常的活动。 被南星明日步(明日歩)邀请加入天观部的洋，为了首先将天观部升格为名副其实的社团，开始与伙伴们四处奔走。 他连妹妹千波和死神少女梅娅都去邀请了，但招新并不顺利。 于是，将最后的希望寄托在似乎以占星为爱好的苍衣铃(衣鈴)身上，为了让她入部，天观部开始实施某项作战。
