Hikaru Hoshina es una estudiante de secundaria fascinada por las constelaciones y lo inexplicable que, tras conocer a Fuwa, una pequeña criatura alienígena capaz de abrir agujeros de gusano, se convierte en Cure Star para protegerla de los Notraiders, una organización que persigue a Fuwa por su poder. Junto a nuevas aliadas, Hikaru busca las Plumas Color Estelar dispersas y a las doce Princesas Estelares necesarias para detener a los Notraiders, lo que la lleva mucho más allá de la Tierra. La serie sigue a su equipo mientras visitan nuevos mundos y suman integrantes que no son de este planeta.